Зачем нужны колосники для печи? Виды, размеры и принцип работы
Колосниковая решетка является одним из элементов конструкции печи. Ряд моделей представляют собой чугунные отливки, изготовленные в форме плит или пластин. В статье рассмотрим классификацию, способы установки и даже изготовление своими руками.
Содержание
Назначение и преимущества
Колосниковая решётка ставится в нижней части топки, выполняет роль основания для твёрдого топлива любых видов. Топливо прогорает и зола проваливается в зольную камеру.
Расположение колосниковой решетки в топочной камере простой отопительно-варочной печи. (Приведена 3Д-модель печи на 6 ряду кладки)
Расположение колосника в современной версии русской печи
Использование колосниковых решеток позволяет:
- разделить топочную камеру на два отделения: поддувало (зольник) внизу и камеру сгорания вверху;
- равномерно распределить потоки воздуха, поступающие через поддувало;
- повысить качество формируемой тяги;
- регулировать процессы горения, используя тягу и дверцу;
- формировать место, удобное для укладки топлива, его просушки: сверху можно уложить более влажные дрова, которые, в процессе горения нижних слоёв, подсыхают.
Разновидности колосниковых решеток
Разновидность чугунной решётки заводского изготовления
Читайте также: Виды и особенности конструкции отопительно-варочных печей
Материал
Весьма важную роль играет правильный выбор материалов для подобных конструкций. Заводские модели, согласно действующих ГОСТ, производят решетки из чугуна марок СЧ-15, СЧ-20. Реже, СЧ-10, СЧ-18 (согласно нормативу 1412-85).
Чугун максимально эффективно способен противостоять высоким температурам, возникающим в процессе горения, и интенсивному процессу окисления.
Разновидности круглых чугунных решёток
Реже применяют жаропрочные марки стали. Изготовленные из них модели уступают чугунным версиям по срокам эксплуатации, существует вероятность деформации (прогорания) подобных изделий при высоких температурах.
Плюсом стальных моделей является использование их в качестве элемента конструкции декоративного камина, более низкая стоимость. Также сталь подойдет в случаях, когда вы используете эту топку только в качестве мангала-барбекю, ведь температура углей не столь велика. При этом сжигаете топливо в другой топке.
Принцип работы
Через дверку поддувала воздух сквозь решётку поступает к месту горения топлива. Чтобы топливо горело стабильно, подача воздуха регулируется шибером дверки.
Необходимость этого обусловлена следующим:
- Высота выложенного слоя топлива в процессе горения снижается, что повышает сопротивление поступающему воздушному потоку. На начальном этапе горения, сопротивление принимается за расчётное, так как в топку заложен требуемый объём сжигаемых элементов (дрова, уголь, иное).
- Со временем, отдельные участки уложенного слоя проваливаются, формируя «кратеры», происходит расслоение топлива. Это приводит к резкому увеличению поступающих объёмов воздуха. Однако параллельно идёт другой процесс.
- На колосниковой решётке формируется шлаковый слой, увеличивая сопротивление поступающему воздуху, что снижает объём подаваемого кислорода. Это стабилизирует процесс горения, что невозможно обеспечить без использования решётки.
- Зола от прогоревшей части топлива ссыпается сквозь зазоры в колосниках в зольную камеру. При этом оставшееся топливо оседает, что повышает интенсивность его горения.
- Зольник, по мере его заполнения, необходимо чистить.
Классификация
Существуют колосниковые решётки различных видов и типов, адаптированные для установки в печи разных конструкций. Для удобства выбора нужных моделей с требуемыми характеристиками, введена классификация по широкому перечню параметров:
- По варианту использования в отопительных приборах их подразделяют на бытовые и промышленные;
- По материалу изготовления – на чугунные и выполненные из жаропрочных марок стали;
- По конструкции – на монолитные и наборные (модульные). Последние собираются из модулей, имеющих по 2-3 перемычки, либо из отдельных элементов.
Из чугуна
Практически все чугунные колосники относятся к моделям монолитным. Альтернативное наименование – цельные. Конструкция данных моделей исключает возможность их разборки. Поэтому подбирается под конкретную печь (габариты топки).
Монолитная чугунная решётка
В подавляющем большинстве случаев, эти товары изготавливаются из чугунного литья. Предлагаются производителями в широкой линейке типоразмеров, подбираемых с учётом характеристик возводимой печи. В частности, размеров топки.
Чугунные колосниковые решётки производят согласно требованиям государственного норматива 678-82, стандарта организации «Литком», СТО 3-2011.
Продукция данной группы (монолитная) классифицируется дополнительно по форме (типу) колосников, на следующие подгруппы:
Плиточные (плоские)
Наиболее распространённые конструкции, благодаря тому, что допускают установку не только в печах, но и в каминах и твёрдотопливных котлах.
Форма – прямоугольная решётчатая. Изготавливается в размерном ряду, задаваемом существующими стандартами. Подбирается с учётом геометрии топливника.
Вариант плоской решётки
Для установки по месту требует обустроенной монтажной площадки, размеры которой со всех 4 сторон должны превышать фактические габариты самой решётки на 5 мм. Эти зазоры компенсируют разницу в тепловом расширении чугуна и кирпичной кладки, исключая повреждение топки.
Должна свободно выниматься из неё.
Балочные (плоские)
Балочная колосниковая решетка
Данные изделия визуально напоминают конструкцию, собранную из строительных балок. Изготавливаются из одиночных элементов, именуемых «балка» в версии двойная либо одинарная (конструкция наборного типа).
Используются для установки в печах нестандартной геометрии, так как позволяют сформировать колосниковую решётку требуемой формы.
Легко устанавливаются по месту, демонтируются, через дверцу топки. На установочной площадке под них также предусматривается пятимиллиметровый зазор.
Корзинные (плоские)
Подобные модели предназначены для открытых очагов, в которых готовится пища. Главным их преимуществом являлся факт размещения топлива ниже верхнего среза колосника, что исключает вероятность выпадения углей и головешек, при сохранении возможности подачи воздуха к месту горения.
Корзинная решётка
Упомянутые конструкции используются всё реже, в силу их непрактичности и низкой универсальности. Поэтому спрос на них существенно упал. Исключения составляют кованные металлические корзинные решётки, выполненные по индивидуальным проектам, которые используют в качестве элемента декора открытых каминов.
Подвижные (плоские)
Данные варианты колосниковых решёток используются преимущественно в печах, обеспечивающих длительное горение.
Предлагаются производителями в двух вариантах исполнения:
- Рама, внутри которой (по её продольной оси) размещается решётка.
- Конструкция с реализованным горизонтальным перемещением колосников. Имеет регулировочный шток (тягу), вал, две секции.
Разновидность подвижной колосниковой решётки (1 – тяга, 2 – ось горизонтального вращения, 3 – решётка)
Способна менять углы наклона элементов решётки относительно вертикальной плоскости до 180°, чем регулируются имеющиеся просветы. В зависимости от модели, могут иметь вертикальное, либо горизонтальное вращение.
Качающиеся колосники способны колебаться в диапазоне углов в 20-30°. Такое решение способствует самоочистке колосниковых решёток. В процессе движения решётки скопившиеся шлаки, зола разрыхляются и более полно удаляются в поддувало (зольник). Это упрощает и облегчает чистку топки.
Конструкции различаются углами поворота регулировочного штока. Изделия достаточно сложные и дорогие, поэтому используются достаточно редко. Преимущественно в печах длительного горения.
Из жаропрочной стали
Практически все решётки данной группы являются наборными, состоят из определённого числа различных элементов.
Эти решётки можно сравнить с конструктором, из которого можно самостоятельно собрать конструкцию нужных размеров. Весьма часто отдельные колосники имеют в сечении клиновидную форму (острым углом вниз), что положительно сказывается на сроках эксплуатации.
Одинарная балка для наборной колосниковой решётки
Элемент наборной колосниковой решётки
Модульные модели могут иметь до 3 перемычек. Предпочтение подобным версиям отдают, если дно топки имеет разноразмерную геометрию (уже или шире).
В эту же группу включены балочные решётки. Их можно, достаточно просто установить, извлечь через открытую дверку топки.
Цепные
Визуально напоминают ленточный транспортёр. Используются исключительно в качестве промышленных моделей. Крайне дорогие решения. Имеют сложную конструкцию и в бытовых печах не используются.
Цепная решётка угольного котла
Охлаждаемые
Эти модели ставятся в системах, имеющих теплообменники. Изготавливаются с использованием цельнотянутых жаропрочных стальных труб, квадратного, либо прямоугольного сечения, по которым циркулирует теплоноситель, что позволяет охлаждать колосниковую решётку в процессе работы, повышает КПД отопительного устройства.
Наиболее часто подобными конструкциями комплектуют водогрейные и твёрдотопливные котлы. В их топках рабочие температуры могут достигать 1000°С. Отличаются продолжительными сроками службы.
Схема охлаждаемой колосниковой решётки
Решётки, имеющие специальные охлаждающие конструкции, обозначаются аббревиатурой КРОК.
Самодельное изготовление
Эти колосники могут относиться к любому типу бытовых колосниковых решёток. Чаще всего, это монолитные, плитные модели, изготовленные из имеющихся материалов методом сварки. Подобная продукция имеет значительно меньшие сроки эксплуатации. Чем чугунное литьё.
По размерам
Геометрические параметры решётки задаются, в первую очередь, типом применяемого топлива, максимальным весом одной загрузки, размерами топки.
Для дров, топливных брикетов и торфа наиболее востребованы колосниковые решётки, имеющие ширину от 150 мм до 350 мм (стандартный шаг составляет 50 мм), при глубине от 180 до 250 миллиметров. Максимально существующие стандартные размеры, 900х800.
Разноразмерные решётки
Уголь требует более массивных решёток. Поэтому они, чаще всего, имеют сторону до 350 мм. Наборные версии (чугунные) предлагаются в трёх базовых вариантах с шириной 250 мм, 330 мм, 470 мм. Это объясняется большими объёмами агрессивных продуктов, выделяемых при его сгорании.
Полный размерный ряд приведён в таблицах 3 и 4 норматива 678-82.
Следует обязательно обращать внимание на толщину прутков решётки и на площадь имеющихся просветов. У чугунных колосниковых изделий надлежащего качества она составляет не менее 40% общей поверхности конструкции. Это обеспечит своевременное удаление золы из топки в зольную камеру.
Если площадь просветов уменьшить, это приведёт к снижению объёмов поступающего воздуха (упадёт эффективность сгорания). Снижение вентиляции приводит к росту объёма скапливающихся газов, которые образуются в процессе горения.
Если чрезмерно увеличить ширину просветов, топливо будет сгорать не полностью. Его мелкие непрогоревшие фрагменты будут проваливаться в поддувало.
Условные обозначения
Применяемые обозначения установлены государственным нормативом, 678-82, стандартом организации СТО 3-2011
Разновидности колосниковых решёток для угля и дерева
Основные обозначения:
- РД – колосниковые решётки, предназначенные для дров, торфа, брикетов;
- РУ – для угля;
- КД – колосники (дрова, торф, брикеты);
- КУ – для угля.
Эти маркировки используются для продукции, которую устанавливают в печи частных домов (≤ 8 кВт). Для промышленных колосниковых решёток к наименованию добавляется литера П (КУ-П, РУ-П).
В маркировку рассматриваемой продукции обязательно включают наименование товара, его типоразмер, ссылку на стандарт, согласно которому произведена решётка.
Типоразмер изделия обозначается следующим образом: ХХ – П – Х – Х, где:
- Первые 2 знака (ХХ), это кодовое обозначение товара (сокращённое наименование колосника или решётки);
- «П» – информирует, что продукция отнесена к группе промышленных;
- Третий знак – цифровое обозначение конкретного типоразмера, согласно таблице 1 СТО 3-2011. Здесь может быть проставлено число от 1 до 99 включительно;
- Четвертый знак – при проектировании нестандартных колосниковых решёток (если стандартный размерный ряд сохраняется), к их обозначению прибавляется русская литера, указывающая на последовательность модели решётки, от А до Я, за исключением литер: Ъ, Ы, Ь, Ч, О, Й, З, Ё.
Порядок установки
Рассмотрим два базовых случая.
Установка колосниковой решётки в строящейся печи
Алгоритм работы весьма прост:
- руководствуясь порядовкой, возводится поддувало, выкладывается основание печи;
- в последнем выбираются пазы по периметру места будущей установки, в которые укладывается решётка.
Здесь необходимо помнить о том, что металл и кирпич имеют различные тепловые коэффициенты расширения. Чтобы исключить растрескивание кирпича в процессе работы, предусматриваются зазоры по всему периметру (5-7 мм). Во время установки деталь по периметру фиксируется картоном. Потом он убирается, а оставшееся место засыпается песком (чистым, без добавления цемента) для фиксации установленной решётки.
На рисунках пошагово показана установка колосниковой решётки.
Первый этап
Второй этап
Третий этап
Пазы следует утопить в кирпичное основание таким образом, чтобы уложенная в выемку решетка своей верхней поверхностью располагалась ниже дверцы на 1-2 кирпича. Это исключит выпадение головешек и углей через открываемую дверку.
Хорошо видно слой песка по периметру
Не следует жёстко вмуровывать решётку, даже, с одной стороны. Высока вероятность растрескивания в силу различия коэффициентов расширения.
Далее продолжается кладка согласно порядовке.
Замена неисправной решетки в рабочей печи
Эта процедура значительно сложнее. Особенно, если печь сложена недавно, а разбирать кладку возможности (желания) нет.
Для замены решётки следует внимательно разобраться в конструкции печи. Проблемы могут возникнуть в тех случаях, когда, с одной из сторон, конструкция решётки жёстко зафиксирована по месту (прижата 1-2 кирпичами). В подобной ситуации потребуется демонтировать варочную панель и выполнять частичную разборку кладки.
Задний конец решётки жёстко прижат кирпичами кладки (ошибка в исполнении)
Рекомендуется менять решетку на идентичную. В крайнем случае, на аналогичную по габаритам. Если это, в силу ряда причин, невозможно, рассмотрите возможность распила неисправной решётки болгаркой. Удалить неисправные части, собрать конструкцию, добавить по внешнему периметру недостающие элементы.
В крайнем случае, потребуется изготовить решётку самостоятельно.
Колосники своими руками
Принимая решение о самостоятельном изготовлении колосниковой решётки, предварительно следует учесть размеры и назначение печи. От этого будут зависеть выбор исходных материалов.
Для малых печей, используемых периодически, в качестве сырья можно воспользоваться строительной арматурой диаметром 10-12 мм. Для капитальных отопительно-варочных, отопительных моделей потребуется уже арматура конструкционная диаметром 16-20 мм, либо уголок.
Самодельные колосниковые решётки
Уголок обеспечивает ускоренную замену неисправной решётки. Он дешевле, рассчитан на требуемое число циклов остывания/нагрева (превосходит по упомянутому показателю пруток и профильную трубу).
Алгоритм изготовления:
- Начинать работы следует с выполнения расчётов. Учитываются длина изделия, его ширина и высота.
О высоте ошибочно забывают. Но данный показатель, при его расхождении с аналогичным размером чугунного литья, исключит точную установку изготовленной решётки по месту. Маленькая высота усложняет закладку топлива. Большая – поднимет поверхность решётки. Появляется пространство, в котором начнёт скапливаться несгоревшее топливо, зола.
- Затем считается нужная площадь изделия, определяется 40%, которые должны составлять промежутки между ними, высчитывается потребное количество прутков (с округлением до целого числа в большую сторону). При этом допустимое колебание площади просветов может колебаться в диапазоне 35-45%.
Для работ потребуется болгарка с отрезными кругами по металлу (лучше, с алмазным напылением), измерительный инструмент, сырьё (уголок, арматурный пруток), сварочный аппарат.
Самостоятельное изготовление решётки из арматурного прутка
Практические шаги (арматурная версия) включают:
- нарезку прутков;
- изготовление сборочного шаблона (на кусок доски набиваются гвозди, которые будут фиксировать отрезки арматуры);
- точечно сваркой прихватываются все элементы, с формированием единой конструкции;
- провариваются все швы;
- полученная решётка контролируется в двух плоскостях (слесарным уголком). Все углы должны быть прямыми, без деформаций, изгибов.
Установленная в топку самодельная решётка из арматуры
Опытные печники часто прибегают, в подобных ситуациях, к изготовлению обоймы для колосников.
Профильная труба режется вдоль на две равные части. Концы изготовленных колосников заводятся внутрь получившегося профиля, завариваются. Получается прочная и достаточно жёсткая конструкция.
Изготовление самодельной решетки из уголка
При выборе уголка:
- сваривается квадратная (прямоугольная) основа;
- заполняется изнутри толстой металлической сеткой (арматурным прутком).
Выводы
Правильно подобранная (изготовленная) и установленная решётка гарантирует длительную и надёжную эксплуатацию печи, позволяет экономить топливо, обеспечивает возможность использования отопительного устройства в нужное время и на протяжении необходимого времени.
Чтобы добиться этого, проконсультируйтесь с профессиональным печником, посоветуйтесь с продавцами в специализированных магазинах.
Успешной работы!