Мониторинг температуры отопительной печи

Мне давно уже хотелось сделать некую модель визуализации характера прогрева щитка отопительно варочной печи и даже придумал нехитрую методику, которая позволила бы получить в качестве результата картинку, обычно получаемую при помощи тепловизора. Суть метода проста: производим замеры температуры каждого кирпича пирометром, заносим данные в предварительно заготовленную электронную таблицу (excel, openoffice и т.п.). Можно даже проявить творчество и сделать ячейки таблицы с цепной перевязкой, сымитировав кирпичную кладку для большей наглядности. Затем присваиваем определенному диапазону температур свой цвет и закрашиваем заливкой ячейки со значениями. Просто, наглядно и эффектно. Этот метод, кстати, можно отнести к одному из видов применяемых технологий в печном деле, как диагностический.

Так вот, отопительный щиток на данный момент до конца не исследован. Еще необходимо провести полный цикл замеров на разных режимах, но результаты будут скоро и о них расскажу в следующем цикле статей про отопительно-варочную печь со щитком. Однако подобное моделирование для боковой поверхности отопительного камина, я выполнил достаточно оперативно. Провести внеплановый эксперимент, меня побудило общение с коллегой, который предположил, что нижняя часть подобных печей прогревается недостаточно.

В качестве прототипа конструкции одного из элементов данной печи я использовал конструкцию Камина Отопительного Сборного (КОСВ 2), которая мне известна по курсам в Петрозаводске у Сергея Ивановича. Однако, я несколько изменил и модернизировал конструкцию этого камина, уменьшив его высоту и произведя некоторые другие изменения в конструкции. Речь идет о принципиальной конструкции КОСВ2 — конструкция печи противотока, историческое название — печь Вимана, шведского инженера, усовершенствовавшего печь Кронстедта. Кстати, большинство финских печей построены именно в таком форм-факторе. Это и печи из талькохлорита известных фирм, это и двухконтурные печи из кирпича которые строят скандинавские печники. Эта конструкция считается одной из самых удачных.

Мне захотелось получить более точные данные по прогреву боковой стенки, нежели чем субъективные, при ощупывании печи рукой, и что бы поставить точку в этом вопросе, хотя бы для себя лично, я и провел небольшие испытания. Для этого была произведена контрольная топка, в качестве исходных данных: печь полностью остывшая до комнатной температуры +/- 18 С, то есть не выведенная на режим, топливник каминопечи был загружен чуть более чем на половину дровами среднего качества (смесь березовых и яблоневых), при росжиге применялся верхний поджиг:

Произведена протопка и замеры, через, приблизительно 1,5 часа по окончании топки и через 18 часов после окончания топки. Несомненно, было бы полезно произвести замеры и в промежуточный период, например через 8 часов после протопки, но это время пришлось на ночное, поэтому... в другой раз:) Результат вы можете видеть на следующем рисунке — тепловой карте прогрева боковой стенки:

После короткой легенды о соответствии цвета температурному диапазону, вы видите две картинки — таблички. Ряд с отсутствующими значениями (n/a) — карнизный, данные не сняты по недоразумению, но их отсутствие не влияет на картину в целом.

На первой тепловой карте видно, что наибольший прогрев получают кирпичи напротив хайла и далее вниз по опускному каналу. Вполне закономерно и естественно. При этом градиент температуры в рабочей зоне (без крайних по периметру и забутовочных слоев) составляет 18 градусов Цельсия, что является достаточно небольшим значением для исследуемого участка, и не является критичным для конструкции. Средняя температура всей поверхности составляет 33,8 градусов Цельсия. Так же, по характеру распределения тепла нельзя говорить о концентрации его в верхней части. Нагрев более или менее равномерный.

Ощутимо меняется картина через 18 часов после протопки. Печь полностью «созревает», тепло распределяется по поверхности, что хорошо видно на второй тепловой карте. Градиент температур составляет 9 С. Средняя температура всей боковой поверхности 33,3 С. Стенка прогрета практически равномерно, в том числе и ее нижняя часть. Плохой нижний прогрев или неравномерный прогрев не наблюдается. Так же весьма интересно заметить, что данная печь обладает очень хорошей теплоемкостью и тепло инерционностью: за 16 часов средняя температура вообще не изменилась. Десятые доли градуса можно не учитывать.

Интересный побочные наблюдения и вывод: известно, что многие специалисты печного дела не без оснований считают печь с двумя последовательными опускными каналами — печь противотока, частным случаем колпаковой печи. В день измерений на улице была достаточно теплая летняя погода и я не закрыл на ночь задвижку на трубе (попросту забыл). За 18 часов прошедших с момента протопки, по идее печь должна была заметно остыть и выстудиться, но этого не произошло. Средние температуры боковой поверхности практически равны с разницей в десятые доли градуса. Это скорее всего свидетельствует о том, что и у печей противотока, существует такой же эффект сохранения тепла как и у классических колпаковых — автоматическая газовая вьюшка. Этот эффект определяется конструкцией и не позволяет горячим газом быстро покидать полости колпака образуемого каналами и перекрытием. Кроме этого, высокой теплоемкости этой печи, способствует ее футеровка огнеупорным кирпичом.

В качестве анонса: тема следующих испытаний - замер тепловой инерционности некоторых элементов печной конструкции с построением диаграмм.