Одним из важных этапов работ при возведении кирпичных печей является правильное обустройство топки, так как материал ее кладки будет подвергаться постоянному воздействию открытого огня. Обычный печной кирпич, используемый при кладке печи, под влиянием очень высоких температур, которые возникают при сжигании твердого топлива, будет обгорать, и может начать крошиться из-за потери естественной влаги материала. Во избежание этого и для продления длительности безаварийной эксплуатации отопительного сооружения, для обеспечения безопасности людей при постоянном пользовании печами, обычный керамический кирпич отделяют от открытого огня. Именно такая защита и называется футеровкой.
Футеровка печи отопления — что это такое и как сделать своими руками
Необходимо, кроме того, отметить, что стенки топок металлических печей и твердотопливных котлов очень часто также нуждаются в защите. Все объясняется тем, что металлические (стальные) перегородки даже в большей степени, нежели кирпич, подвержены постепенному прогоранию. Поэтому некоторые производители снабжают топки стальных отопительных приборов каолиновыми или шамотными панелями.
Итак, футеровка печи отопления — что это такое и как сделать своими руками? Этот вопрос нередко возникает у тех владельцев печей, кто уже столкнулся с губительным воздействием огня на материал, из которого изготовлена топочная камера. Поэтому далее будет представлена информация о том, что представляет этот процесс и как он производится.
Общие понятия о футеровке
Что же кроется под термином «футеровка»?
Футеровка — это облицовка внутренних поверхностей камер печи, постоянно контактирующих с открытым огнем. Задача этого облицовочного слоя — осуществлять защитные функции, предохранять внешние стенки от всевозможных термических, механических, химических и физических повреждений. Футеровку делают для защиты не только бытовых отопительных приборов — в горно-металлургической промышленности такая технология широко используется в мощных плавильных печах различной конструкции.
Кроме защитной функции, жаростойкие материалы, которыми облицованы внутренние поверхности топки, значительно снижают тепловые потери. Однако, здесь есть и «обратная сторона медали» — очень важно правильно рассчитать толщину футеровки, иначе стенки печи будут плохо прогреваться. А тепло будет просто уходить в дымовую трубу, а не в комнаты дома. Коэффициент полезного действия печи может существенно понизиться, что приведет к ощутимому возрастанию затрат на топливо, так как его потребуется слишком много, чтобы прогреть толстые стенки топочной камеры.
Способы футеровки и материалы для ее выполнения
Футеровка топок может производиться различными способами. Наиболее подходящий из них выбирается в зависимости от материала, из которого построена печь, и от того, когда решено произвести операцию укладки защитного материала.
Итак, методы создания защитной облицовки заключаются в следующем:
- Облицовка внутренних поверхностей кирпичом или панелями из жаропрочного материала, имеющими низкую теплопроводность. Этим способом процесс футеровки может быть проведен как при постройке печи, так и уже в готовом отопительном сооружении.
- Нанесение на внутренние поверхности стенок топки различных жаростойких растворов. Этот способ применяют тоже в уже готовых приборах отопления или же в кирпичных — при их постройке.
- Установка теплоотражающих экранов — этот способ футеровки эффективен для банных металлических печей-каменок. Если же использовать экраны в других моделях печей, то это может привести к снижению их эффективности, так как выработанное тепло не будет прогревать стенки, а, отражаясь внутрь топки, уйдет в дымоходную трубу.
Защитные материалы для футеровки печей, каминов и котлов изготавливаются из глины или измельченных или переработанных горных пород. Они подразделяются на классы, в зависимости от их основы.
— «А» — это материалы, изготовленные на основе кремнезема.
— «В» — для основы этих футеровочных составов, кирпичей или панелей используется специально подобранная глина.
— «С» — комбинированная футеровка, изготавливаемая из нескольких компонентов, не подходящих под класс «А» или «В».
Наиболее популярными футеровочными материалами, видимо, ввиду доступности и вполне умеренной цены, являются кирпичи, блоки или растворы на базе обожжённой шамотной глины
- Самыми популярными для футеровки отопительных приборов являются шамотные материалы. Это может быть кирпич, панели или сухие смеси, из которых изготавливается раствор. Подобные материалы относятся к классу «В», так как, собственно, шамот — это обожженная при очень высоких температурах, доходящих до 1500 градусов, специальная глина. Доведенный до спекания природный материал измельчается, затем из него производится кирпич, панели, или же он поступает в продажу в виде мелкодисперсного порошка.
В состав шамотных материалов также могут быть включены добавки из кварца или песчаника, а также других горных пород, стойких к высоким температурам. Шамотные материалы являются самыми популярными, так как их качество и эффективность проверены временем. Кроме того, они имеют относительно доступную цену.
Цены на кирпич
кирпич Каолиновая вата изготавливается из глинозема и кварцевого песка
- В дополнение к шамотным и другим твердым материалам, предназначенным для футеровки, используются рулонные, плитные или листовые, которые устанавливаются в виде прокладки между жаропрочным и внешним кирпичным слоем кладки.
Листы толстого каолинового картона
К таким материалам относятся каолиновые, базальтовые, вермикулитовые, муллито-кремнеземистые и другие изделия, связующим для которых, чаще всего выбирается состав на основе белой глины. Все перечисленные материалы способны выдерживать температуру 1200÷1400 градусов.
Такая сухая смесь может быть использована и для приготовления жаростойкого кладочного раствора, и для засыпки в технологические полости кладки
- Можно произвести футеровку и растворами из жаростойких материалов, которые наносятся на поверхность стенок топки готовых печей, а также используются для кладки огнеупорных кирпичей при возведении отопительного сооружения (понятно, что обычный кладочный раствор здесь не всегда будет уместен). Кроме того, этими порошками засыпаются свободные швы, а также — некоторые из тех технологических зазоров и просветов, что предназначены для теплового расширения металлических элементов конструкции.
Сухие смеси для процесса футеровки изготавливаются из шамота или цемента, обогащенного специальными добавками. Примером может служить огнеупорный саморасширяющийся цемент РПЦ М500.
Очень удобен в работе и надежен в эксплуатации алюмосиликатный огнеупорный клей «Анкер 1600»
- Еще один материал, который может быть применен для процесса футеровки — это высокотемпературный алюмосиликатный огнеупорный клей, который предназначен для наклеивания рулонных и панельных материалов, кладки жаростойких кирпичей, а также нанесения на стенки, сложенные из обычного кирпича. Жаропрочные составы разных производителей рассчитаны на максимальную температуру нагрева в 1400÷1600 градусов, что вполне достаточно, чтобы защитить кирпичные стенки от воздействия открытого огня. Удобство таких составов состоит в их быстром просыхании. Так, например, после футеровки топки этим материалом, печь можно эксплуатировать уже через сутки.
Кроме огнеупорного клея, сегодня в строительных магазинах можно найти и другие одно— и двухкомпонентные составы, производимые, чаще всего, в пастообразной консистенции — это жаростойкие мастики и обмазки, которые могут наноситься как в процессе обустройства топки, так и в уже готовом отопительном агрегате. Подобные футеровочные материалы могут содержать в своем составе шамотный порошок, микроскопические армирующие волокна и другие добавки, укрепляющие защитный жаропрочный слой.
Приведенная ниже таблица представляет сравнительные данные наиболее часто применяемых футеровочных материалов:
| Название материала | Плотность материала, кг/м³ | Максимальная рабочая температура |
|---|---|---|
| Шамот (готовый кирпич или раствор) | 1800-2000 | 1300 |
| Плотный каолин | 2400-2500 | 1400 |
| Вермикулит | 150-250 | 1090 |
| Муллит (маты/чистый) | 3030 | 1600/1800 |
| Базальтовая вата | 100 | 750 |
| Обычный печной красный кирпич | 1600 | 700 |
| Алюмосиликатный огнеупорный клей | — | 1600 |
Особенности использования некоторых материалов для футеровки печей
У начинающих печников возникают вопросы не только о том, какие материалы используются для футеровки, но и как их правильно применить. Об этом и нужно сказать несколько слов.
Раствор для футеровки
В достижении прочности, долговечности и эффективности футеровки важнейшую роль играет раствор, на который будет производиться кладка. Проводить эксперименты с раствором для шамотного кирпича — категорически не рекомендуется. Самым оптимальным вариантом станет использование готовых смесей, которые в специализированных магазинах представлены «на любой вкус и кошелек».
В готовых материалах предусмотрены все необходимые составляющие, подобранные друг к другу в правильных пропорциях. Безусловно, все они запущены в производство после проведения многочисленных лабораторных испытаний.
Цены на цемент
цемент Разнообразие жаростойкий и огнеупорных кладочных составов – довольно велико
Выбирая сухую смесь для футеровки, необходимо изучить ее характеристики, информация о которых, как правило, расположена на упаковке. Для облицовки топочной камеры необходимо приобретать огнеупорную смесь. Жаростойкие же составы больше предназначены для возведения других отделов печи. Возможно, необходимый для футеровки материал будет стоить дороже жаростойких вариантов, однако, экономить на нем не стоит. Тем более что для проведения процесса облицовки топки потребуется весьма небольшое количество раствора.
Так, для проведения кладки из шамотного кирпича потребуется 65±10 кг сухой смеси для приготовления раствора из расчета на 100 кирпичей.
Использование огнеупорного клея при футеровке
Высокотемпературный алюмосиликатный огнеупорный клей применяется для соединения (склеивания) различных материалов, используемых для футеровки. Такой клей создает отличное сцепление для огнестойкого кирпича, плит из базальтовых волокон, керамоволокнистых изделий и других материалов. Причем этот состав применяется не только для футеровки бытовых отопительных приборов в качестве кладочного или обмазочного раствора, но и в металлургической, нефтеперерабатывающей и химической промышленности, а также в машиностроении.
Процесс использования клея в футеровке печи включает несколько последовательных этапов:
- Огнеупорный клей поступает в продажу в пластиковых ведрах объемом от 2 до 50 килограммов. Перед началом работ герметично закрытая емкость вскрывается, и масса тщательно перемешивается.
Перед применением готовый клей в заводской ёмкости требуется тщательно перемешать – до полностью однородной консистенции
- Перед тем как нанести клей с помощью шпателя на любую поверхность, ее рекомендовано увлажнить — это можно сделать с помощью пульверизатора.
- Огнеупорный клей наносится на поверхности топки или отдельные элементы футеровки толщиной до 3 мм. Если планируется защитить стенки только лишь с помощью клея, то на них наносится несколько его слоев с интервалом по времени в 15 минут.
- Если на клей планируется закрепить базальтовый картон на горизонтальной поверхности, то допускается разбавление массы водой. Ее может быть добавлено из расчета 15% воды на 100% клея — этот процесс проводится не ранее, чем за 12 часов до использования клея.
- Расход клея на 1 м² составляет от одного до четырёх килограммов. Это зависит от толщины наносимого слоя, а также от качества обрабатываемой поверхности.
- Высыхание клея, при нанесении его толщиной в 3 мм и при температуре выше 25 градусов, происходит через 24 часа. А если температура превышает 90 градусов, то полная готовность достигается уже через 6 часов.
Нужно ли замачивать шамотный кирпич перед кладкой?
Многие начинающие печники или хозяева отопительных печей, решившие произвести футеровку собственными силами, задаются вопросом о том, нужно ли замачивать шамотный кирпич перед его кладкой.
Стоит ли проводить предварительное замачивание шамотного кирпича перед кладкой? Ответ на это вопрос – неоднозначный…
Мнения опытных печников по этому вопросу расходятся. Это понятно – каждый из них за долгие годы работы выработал свою «стратегию» возведения печей. Однако, если подойти к этой проблеме, учитывая физические характеристики шамотного кирпича, то можно прийти к определенным выводам о том, когда кладочный материал стоит несколько увлажнить.
- Так, если для кладки используется не новый, а уже бывший ранее в употреблении кирпич, капилляры которого за период прошлой эксплуатации забиты пылью и остатками раствора, то его стоит замочить. Это делается для открытия в структуре материала пор, и более легкого проникновения в них влаги вместе с раствором. Но обязательно необходимо проследить, чтобы перед кладкой с кирпичей полностью стекла вода.
- Если опыт в проведении кладки отсутствует или невелик, то кирпич тоже можно увлажнить. Дополнительная влага сохраняет пластичность раствора на более долгий срок. Это дает дополнительное время, которое можно будет использовать для исправления допущенных погрешностей кладки. Если же кирпич будет сухим, то он быстро впитает влагу из раствора, поэтому последний быстро потеряет свою пластичность и схватится. При таком раскладе исправить ошибки будет значительно сложнее.
- Если возведение печи происходит в летний период, при высоких температурах воздуха на улице, то замочить кирпич на некоторое время будет даже полезно. А вот в холодную и сырую осеннюю или весеннюю пору этого делать уже не рекомендуется. Сушить кладку из переувлажненного кирпича придется очень долго и только методом топки, чего нежелательно делать до тех пор, пока раствор не просохнет окончательно. В противном случае может произойти деформация швов, что значительно снизит прочность кладки.
Если все же случилось так, что печь возведена из замоченного кирпича, и погода вдруг испортилась, то произвести ее сушку можно, поместив внутрь топки обычную мощную лампочку накаливания (скажем, на 200 Вт), которую придется держать включенной довольно длительное время. При этом все дверцы печи должны быть полностью открыты.
Из всего сказанного выше можно прийти к выводу, что делать кладку из сухого шамотного кирпича все-таки надежнее. Если нет уверенности в том, что кладка сразу получится ровной, и ее, возможно, придется исправлять, то лучше будет сделать раствор для нее не слишком густым.
Самостоятельная футеровка отопительных сооружений и агрегатов
Особенности облицовки кирпичных топок
Футеровка стенок топочной камеры осуществляется с обязательным учетом термического расширения материалов под воздействием высоких температур, возникающих в процессе эксплуатации печи, камина или котла. В связи с этим, между внутренним защитным (шамотным) и внешним (обычным керамическим) слоем кладки оставляется пустой зазор в 7÷10 мм, или же делается прокладка из базальтового, каолинового или асбестового картона.
Футеровочная кладка не должна напрямую контактировать с внешними стенками топочной камеры. Или оставляется пустой просвет, или он заполняется жаропрочным материалом, например, каолиновым или асбестовым листом
Перед началом работ, необходимо произвести расчет материала. Если планируется произвести футеровку, используя шамотный кирпич, то сразу учитываются его линейные размеры. Чаще всего применяется стандартный кирпич с размерами 250×150×65 мм.
Разнообразие шамотных блоков – весьма широко, поэтому можно подобрать оптимальный материал для сложных по конфигурации топочных камер.
Вместе с тем, современный ассортимент огнеупорных кирпичей – весьма широк. Производители поставляют в торговые сети шамотный кирпич, имеющий конфигурацию, необходимую для создания наклонных поверхностей, которые обрамляют колосниковую решетку или формируются на задней стенке.
Использование фигурных шамотных блоков удобно в том плане, что в процессе кладки можно постараться по максимуму избежать самостоятельного подтесывания кирпичей. В качестве примера представлена иллюстрация — футеровка топочной камеры камина. Хорошо показан уклон задней стенки, который формируют с целью отражения теплового потока и направления продуктов сгорания. Обратите внимание на просветы, оставляемые между внешними и внутренними стенками печи.
Футеровка топки может иметь разную толщину, которую определяют следующие параметры отопительного прибора:
- Толщина внешнего слоя кладки печи.
- Толщина облицовки корпуса печи.
- Максимальная температура внутри топочной камеры.
Эти же параметры нужно учитывать и при выборе материала для защитного слоя, опираясь на представленную выше таблицу. В ней специально указаны рабочие температуры самых популярных для футеровки материалов.
Профессиональные печники рекомендуют укрепить шамотную кладку армированием. Для этого в швы между рядами, в раствор, укладывается стальная проволока диаметром в 3÷4 мм. Армирование производится через два ряда.
Если футеровка производится в процессе возведения печи, ее последовательность подробно описана в самой схеме-порядовке, от первого до последнего ряда облицовки. При отделке же готовой топки огнеупорным кирпичом, работы осуществляются в следующем порядке:
- Сначала кирпич укладывается вокруг колосниковой решетки. Для этого лучше всего использовать кирпич, имеющий уклон в сторону колосника.
- Затем поднимаются боковые и задняя стенки. В связи с тем, что под уклоном выложить заднюю стенку в готовой топке практически невозможно, ее обычно делают ровной.
Футеровка готовой топки тонкими огнеупорными блоками. Качество, как видите, «не очень» …
Кроме того, нет оставленного зазора между керамическим и шамотным кирпичом. Так что лучше все же эту операцию проводить еще в процессе возведения печи.
Цены на отопительные печи
отопительная печь
- Однако, здесь нужно уточнить, что если топка совсем небольшая, а футеровку произвести необходимо, то лучше вместо кирпича использовать панели из одного из жаропрочных материалов или же пастообразные составы. Используя последний вариант, обмазку нужно производить очень тщательно, не оставляя необработанных участков. Для того чтобы улучшить обзор внутреннего пространства топки, по возможности рекомендуется снять с конфорки варочной плиты чугунные кольца, и подвесить над этим отверстием лампу для подсветки камеры.
- Производя футеровку, нужно помнить, что в ней нельзя мешать красный жаростойкий и шамотный огнеупорный кирпич. Дело в том, что эти материалы имеют различную плотность, соответственно — и линейное расширение, а также отличаются коэффициентом теплопроводности. Поэтому между внешней стенкой из красного кирпича и футеровкой рекомендовано сделать прокладку из асбестового или базальтового картона толщиной хотя бы в 5 мм. При тепловом расширении кирпичей, изготовленных из разного материала и соприкасающихся между собой, по красному кирпичу запросто со временем могут пойти трещины.
Видео: Наглядный пример правильной футеровки топочной камеры кирпичной печи
Футеровка металлических топок
Если предстоит сделать футеровку металлической топки, то следует помнить, что металл и кирпич вообще кардинально различаются коэффициентом линейного расширения при нагреве до высоких температур. Поэтому между металлом и кирпичом всегда должен оставляться тепловой зазор, который заполняется базальтовой или каолиновой ватой или асбестом.
Топочная камера металлической отопительной печи после проведения футеровки шамотным кирпичом
Кроме этого, необходимо учесть, что если внутри топки делается футеровка, то обкладывать металлическую печь снаружи кирпичом уже не следует. Керамический кирпич отличается высокой теплоемкостью и низкой теплопроводностью, то есть тепло, полученное от сжигания топлива не будет прогревать полноценно прогревать стенки, а «уйдет в трубу». При этом эффективность печи весьма ощутимо снизится.
Цены на шамотный кирпич
шамотный кирпич Облицовка ведется снизу вверх, от дна топочной камеры к ее потолку. Обязательно оставляются деформационные зазоры между шамотным кирпичом и металлическими поверхностями
Процесс облицовки топочных камер металлических печей проводится в том же порядке, что и кирпичных. То есть сначала выкладывается дно топки, между металлом дна и кирпичом настилается базальтовый картон толщиной не менее 10 мм. Для закрепления картона на металле, а затем и кирпича сверху этого жаропрочного материала, может быть использован огнеупорный клей, о котором говорилось выше.
Футеровка отопительного твердотопливного котла
Котел, в отличие от печи, должен отдавать выработанную энергию теплоносителю, проходящему через теплообменный контур, и по минимуму рассеивать ее через внешние стенки. Это и предопределяет особенности его футеровки.
При проведении футеровки паровых котлов используется три способа ее обустройства:
- Тяжелая футеровка. Этот способ используется для котлов, имеющих слабое экранирование. Во время их эксплуатации, некоторые области и детали могут нагреваться до температуры, превышающей 1250 градусов. Это, понятно, создает риск не только быстрого прогорания стенок прибора, но и делает обслуживание агрегата крайне небезопасным, и даже способно привести к возгоранию. Тяжелая футеровка заключается в том, что кладка шамотного кирпича на ложок проводится в два-три слоя, что снижает температуру наружных стенок до 60÷75 градусов. Как правило, на бытовом уровне с такой тяжелой футеровкой сталкиваться не приходится.
Пример облегченной футеровки отопительного котла, работающего по принципу дожига пиролизных газов
- Облегченная футеровка состоит из одного слоя кирпичной кладки. Дополнительно к внутренней облицовке, для увеличения КПД и снижения температуры внешних стенок, внешняя поверхность котла нередко облицовывается одним из негорючих материалов, способных выдержать повышенные температуры, характерные для определенного агрегата. Ну а затем иногда дополнительно обшивается металлическим листом.
- Натрубная футеровка предназначается для своеобразной термоизоляции труб котла, там, где из-за повышенных температур невозможно применить иные утеплительные материалы. Она производится непосредственно по внешним поверхностям труб. Этот вариант можно назвать самым простым в исполнении. Он выполняется с использованием огнеупорного клея или другого раствора, производимого в виде вязкой массы.
Пластичное вещество наносится на трубы с помощью кисти в два, а иногда и в три — четыре слоя. После застывания такая обработка образует толстый слой, предотвращающий ненужные потери тепла. Во избежание сквозных механических повреждений защитного слоя, его часто армируют стекловолоконной сеткой. Металлическую сетку не используют из-за высоких показателей ее термического линейного расширения.
Футеровка топок лепных глиняных печей
Несмотря на наличие в продаже большого количества кирпича разного сорта и качества, а также готовых металлических отопительных агрегатов, в последнее время становятся все более популярными глинобитные печи различных конфигураций.
Очень древняя технология отопления, а сейчас – весьма модный тренд: глиняные печи с лежанками, которым могут придаваться весьма причудливые формы. Топки таких сооружений тоже необходимо защитить футеровкой.
Топки этих печей настоятельно рекомендуется укрепить шамотным кирпичом. Если же стенки печи создавались из раствора, смешанного с камнем, выполняющим функции «арматуры», то для футеровки печи вполне можно воспользоваться и одним из огнеупорных пастообразных растворов. Например, отлично подойдет клей, о котором уже шла речь выше, или же специальный цемент, шамот, корундовая или муллитовая смесь.
Пастообразные материалы значительно упрощают работу – такую футеровку сможет провести любой домашний мастер, даже не имеющий опыта в подобных процессах. После застывания огнеупорных материалов, они образуют монолитный слой, который предотвратит растрескивания основных глиняных стенок топочной камеры при воздействии на них высоких температур.
Проведение ремонтно-восстановительных работ в топочной камере печи
Любая печь перед началом эксплуатационного сезона требует проведения тщательной ревизии на предмет обнаружения различных повреждений. Трещины и сколы, которые могут появиться за время простоя отопительного сооружения, способны привести не только к снижению к снижению эффективности работы печи. Они резко снижают безопасность ее эксплуатации — это может стать предпосылкой для проникновения угарного газа в жилые помещения, что представляет очень серьезную угрозу не только для здоровья, но и для жизни владельцев дома.
Ревизия проводится как на внутренних поверхностях футеровки, так и на внешнем кирпичном слое печи. Если при проведении осмотра обнаружатся неглубокие трещины или незначительные повреждения, то их следует заделать.
Снаружи ремонт проводится жаростойкими смесями, а футеровку следует ремонтировать огнеупорными составами — клеями, мастиками или растворами. Эксплуатировать печь, после проведенного ремонта можно только дождавшись полного естественного просыхания раствора или клея, иначе материал, которым заделаны повреждения, может деформироваться.
Если опыта в печных работах недостаточно, или нет желания возиться с футеровкой уже построенной печи самостоятельно, лучше всего обратиться к специалистам, которые занимаются отопительными приборами и сооружениями профессионально. Такой квалифицированный мастер грамотно произведет выбор и расчет футеровки, что обеспечит надежную и безопасную работу печи с сохранением или даже увеличением ее эффективности.
