Формы и конструкции русских печей насчитывают огромное количество вариаций и модификаций – по районам, климатическим и сырьевым зонам и просто традициям. Даже в те времена, когда русские печи не имели конкуренции для отопления жилищ и приготовления пищи, классические конструкции печей уже отличались значительно. Разные печи были не только в разных деревнях, но вероятно – и в каждой избе. Все модели, виды и подвиды русских печей заслуживают энциклопедического подхода. Но одна из разновидностей русских печей – печь с лежанкой – одна из любимых моделей русской «классики» и имеет неоценимые достоинства. Одно из доказательств – интерес к конструкциям и принципу работы русской печи у зарубежных фирм. Мини-печки, являющиеся ничем иным, как минимизированным архетипом русской печки, имеются на рынке, и первые такие чудо-печки появились от итальянских и возможно, других европейских производителей. А в нашей стране историки не уверены, кем же был тот гениальный мастер, что изобрел русскую печь.
Уникальная простота внутренней композиции русской печи при детальном разбирательстве потрясает – ведь налицо замечательная тяга и самопроизвольное образование сложных дымовых потоков. Специалисты говорят, что потоки (при полном отсутствии турбуленции) в правильной русской печи в разы эффективнее, чем в самых креативных отопительных агрегатах современности, так называемых потоках, организованных по лабиринтному типу. Удивителен тот факт, что эффективные потоки организованы без единой ниши, перегородки и закутка. Устройство, называемое иностранным словом экономайзер (то устройство, что увеличивает КПД отопительных установок и экономит ресурсы) было "изобретено" и применялось старинными мастерами-печниками, и называлось у них загнеткой.
Еще один удивительный факт по части особенностей эксплуатации русской печи тот, что эта печь никогда не остывала. Она всегда была теплой, хотя топили ее всего лишь раз в сутки. Русские печи скромно стояли, каждая в своем уголке, и ждали. Пережив эпохи индустриализаций, электрификаций и культурных революций всей страны, печь сегодня получила вторую жизнь и новое рождение. Специалисты по отопительным агрегатам и теплотехнике и поныне продолжают изучать русские печи, и это не удивительно. Правильная русская печь имеет непревзойденные технические характеристики – работает на любом топливе, экономична, эффективна, безопасна в пожарном отношении. Еще – лечит, комплексно и отапливает, и готовит пищу, не требует для постройки ни запредельных средств, ни дорогих стройматериалов. Все материалы находятся в свободном доступе, а возводить русские печи собственноручно при наличии базовых технических знаний, навыков и грамотной схемы-порядовки – реальная возможность. К самостоятельному строительству печей подталкивает и несомненный частно-домостроительный бум, который продолжается уже не первый десяток лет.
Кратко об устройстве и принципе работы русской печи
Русская печь имеет свой фундамент, прочный и надежный. Материал фундамента, называемого опечьем – дерево, кирпич, камень, бетон. Поскольку материал печи – кирпич, один из самых весомых стройматериалов, то вопрос о важности надежного фундамента понятен. Выше опечья находится подпечек – там хранят дрова для последующих топок. Сохнут дрова в подпечке до состояния «порох», что очень важно для быстрого бездымного розжига и эффективной теплоотдачи при топке. Подпечки даже на лубочных картинках заметны – и забиты до упора.
Далее вверх расположен свод, или корыто, сюда закладываются сыпучие теплоизоляторы из песка или кирпичной крошки в смеси с глиняными растворами. На слое этой подсыпки выкладывают под варочного отдела-плиты. Под со сводом выкладывают с обязательным уклоном, видным визуально, направлен уклон к шестку (выступу плиты).
Один из секретов свода русской печки, обнаруженный с помощью инженерных тестов современными методами: наличие двойного воздушного потока под сводом. Причем потоки всегда разнонаправлены, и циркуляция их не прекращается с переходом печи из режима топки в режим отдачи тепла, то есть происходит постоянно. Одно из инженерных объяснений этого факта – самокомпенсация этих двух потоков, возможно и для того, чтобы исключить появление турбулентных вихрей в топке. В центрах топочных отделов русских печей турбуленция нулевая – специалисты говорят, что этот факт подтвержден измерениями. Еще одно существенное следствие особой организации разнонаправленных потоков под сводом – в зоне сгорания топлива задерживаются все частицы, не сгоревшие полностью, до тонкой золы и пепла. Эти мелкие частицы «крутятся» в топке, пока не догорят и не отдадут все тепло. Инфракрасное излучение при этом немалое, его вполне хватает на подогрев посуды и пищи.
Сама пища в русской печи готовится очень оригинально – без огня, без контакта с пламенем, в оптимизированном температурном режиме. Что еще важно – пиролизных процессов (медленного тления при дефиците кислорода с разложением топлива на твердую и газообразную фазы) нет. То есть не генерируется СО («пиролизный» угарный газ), а значит, отсутствуют токсические вещества и канцерогены.
Русская кухня имеет секреты, неразрывно связанные с особенностями русских печей, и требует знаний и понимания всех тонкостей. Хозяйки, владеющие искусством готовить в русской печи, знают и чувствуют, по каким законам происходит постепенное понижение температуры в топочном отделе под сводом печи. Периодическая работа старинным инструментом – ухватом – это передвижение горшков (особая посуда для печи) дальше в под, где жарче. Перепад температур в топке происходит медленно в течении дня и находится в пределах примерно от 350⁰С до 150⁰С. Готовка в настоящей русской печке – немного магия, и требует особой сноровки и чутья.
Кладочные работы по устройству пода производились насухо, без растворной смеси в швах. Последним выводили топочный свод, и на своде сооружали лежанку и дымоход.
Секретов у русской печи немало. Один из них – долгая отдача тепловой энергии. Большие русские печи – это агрегаты циклического действия, работающие по определенному алгоритму. Сначала печь протапливается до определенных температур, при этом вбирая тепло, как эффективный аккумулятор. Затем целые сутки печь это тепло отдает, медленно и ровно, и тепла достаточно и для выпечки хлеба, и для обогрева жилья. Секреты раскрываются, когда «проходишь» весь путь воздушного потока, нагреваемого в печи.
Начало пути – в экономайзере, или первой зоне топки, которую правильнее называть загнеткой. Составные элементы загнетки называются непривычно: зольниками, навершием, перетрубьем и хайлом. Последнее - старинное слово (получившее потрясающее семантическое развитие) в русской печи обозначает сопло, имеющее сужение. Это самое «хайло» при устройстве запрещено оштукатуривать – это недопустимо технически, но в то же время стенки этого отдела должны быть идеальными по гладкости. Для достижения гладкости все кирпичи, укладываемые в хайло, обтесывали и отшлифовывали – начищали – вручную. Гладкость необходима для исключения завихрений, или турбулентностей воздушного потока. Турбуленция ведет к уменьшению количества кислорода в воздухе, а обедненный воздух не способствует правильным процессам горения. О загнетке: воздух в загнетке предварительно нагревается, посредством тепловой энергии дымового газа, и что характерно – нагревается без реакций с кислородом.
Но в загнетке идет не только процесс нагревания воздуха, в этом отсеке распределяется выделяемая при сжигании топлива тепловая энергия. Частично эта энергия расходуется на приготовление пищи, но основной расход идет на прогрев и аккумуляцию тепла в собственно теле печи, и затем медленно тратится на обогрев помещения. В дымовую трубу проходит ничтожная доля тепловой энергии. В топке прогорает все топливо до тончайшего зольного остатка, сгорает все, что вообще возможно по законам физики. Как итог – правильная русская печь сажей небогата. Отходов мало, чистоту поддерживать легче. Кроме того, полное сгорание топлива дает два серьезных преимущества – сажи мало, и риск ее возгорания практически отсутствует. Второе – чистка дымохода, этот сложный, трудоемкий и опасный процесс – необходима раз в восемь - десять лет.
В зольниках хранятся зола и негаснущие угольки, которые находят применение в следующих растопках печи. Зольники, как и все другие элементы печи, имеют немало модификаций. Некоторые из них: зольниковая ниша как таковая не существует, а угольки сгребаются особым инструментом для печи – длинной кочергой – в отдельный закуток. Такие варианты печей строили и в богатых хоромах, чтобы угли и зола находились как можно глубже в печи и было чище, и в бедняцких избах, для экономии на постройку печи. Другой вариант зольников – ниши (очелки) для них делали за выступом плиты, а сама плита могла быть как из камня, так и из чугуна. Называли этот участок печи – шесток.
Очень важно определиться с оптимальными размерами кирпичной печной установки. Каждая модель регламентирует свои размеры, они точно рассчитаны и проверены временем. Если не выдержать размеры, выстроенная печь может заработать некорректно – «съедать» дрова и быстро остывать. Размеры русских печей с лежанкой составляют значительный «модельный ряд», практически на любую необходимую мощность. Сложности бывают в пересчете, ведь старинные схемы имели в основе не метрическую систему, вместо метров измеряли аршинами, а эта единица измерения имеет районный характер и может отличаться. Точная цифра длины аршина зачастую корректна только для конкретного района местности. Практически размеры считаются по рядам уложенных кирпичей, которых в каждый ряд укладывается целое количество, с учетом корректировки растворными швами.
Главный отдел любой печи – топочный. Говорят, что топка – это сердце печки, и к обустройству топки следует подходить очень ответственно.
Некоторые из достоинств русской печи
- Не маленький для отопительного агрегата КПД. Самые простые печки дают не меньше 60%, а сложные модифицированные модели 85%.
- Экономичность возведения. Основные материалы – огнеупорный красный керамический (не шамотный) кирпич и глина для раствора, немного песка – в свободном доступе и цена их демократична.
- Всеядность топки – подходит любое твердое топливо – антрацит и бурый уголь, дрова и пеллеты, торф и гранулы. Снижения технических параметров и изменения теплового режима при смене топлива не наблюдается.
- Печи с лежанками многофункциональны – обогрев, приготовление качественной и здоровой пищи, целебный сон в тепле.
- Обслуживание и эксплуатация очень простые – одна утренняя топка и тепло до утра следующего дня.
- Целебное действие русских печей на организм человека вошло в сказки и имеет как научное, так и практическое подтверждение. Сон на лежанке считают полезным и лечебным, и чтобы выспаться, хватает шести часов. По вопросу еды из русской печи: нет жарки и даже варки – есть томление продуктов, в результате полезная еда.
- В контексте пожарной безопасности русские печи на высоте. Пламя находиться глубоко, ни уголь, ни горящие дрова не могут вывалиться из топки. Искрение наблюдают только в самый интенсивный момент сжигания топлива. Особые сложные трехцентровые своды печей предотвращают образование искр при любой интенсивности топки.
Некоторые минусы русских печей для современного дома и коттеджа
- Применимо только твердое медленно сгорающее топливо (уголь, дрова и торфяные брикеты), газом и жидким топливом пользоваться невозможно, это обусловлено конструкцией печи и постоянным недостатком кислорода для горения.
- Имеется зольный остаток, и необходимы постоянные чистки
- Печь очень массивна, это глобально влияет на выбор фундамента, а о возведении на междуэтажном перекрытии любой несущей способности о большой русской печи и говорить не приходится. В многоэтажке русская печь возможна только на нижних этажах, при условии отдельно стоящего обособленного фундамента.
- Печь габаритная, занимает значительный объем помещения и уменьшает его площадь. Зона обслуживания печи также немалая.
- По теплоотдаче печь стабильна, но не очень эффективна. Одна большая печь прогревает до 50 м2 жилой площади в морозы при одной топке в сутки, это сравнимо с водяным отоплением.
- Долгий прогрев. По оценке владельцев русских печей - после летнего перерыва печь приходится протапливать около суток и тратить очень много дров или угля.
- Автоматизация процессов, происходящих внутри русской печи, пока не удается. Этот агрегат еще не выдал и части своих тайн.
Строить русские печи непросто, даже при наличии хороших порядовок (контекстное слово – порядок, но не ряд). Ошибки могут привести к появлению обратной тяги и задымлению помещений. Опытные печники и мастера справляются с любыми печами, но начинающему мастеру без руководства и консультаций не обойтись.