_____ Ю.Хошев

- fen о в бане

Говоря о том, что в бане воздух и стены нагреваются, например, до 100°С, надо отчётливо понимать, что где-то должны развиваться и гораздо более высокие температуры. Например, если кирпичная печь снаружи нагрета до 90°С, то воздух до 100°С она никак не нагреет. Да и до 90°С не нагреет тоже - от силы до 80°С. Давайте же посмотрим, как формируется температура в бане, и какие при этом возникают тепловые потоки, нагревающие стены, воздух и воду.

Как известно, передача тепла в природе может осуществляться кондуктивно, конвективно и световым излучением.

Воздух, как и все газы, имеет очень низкий коэффициент теплопроводности, то есть кондуктивно (за счёт встречного движения молекул, а не масс газа) не пропускает тепло, а значит, является теплоизолятором (утеплителем). Если бы воздух не двигался, то нагреть баню печкой нам бы удалось разве что инфракрасным излучением. Как известно, теплоизолирующие свойства воздуха используют в оконных рамах. Да и утеплители типа минеральной ваты также фактически являются воздухом, но помещённым в сетку волокон, которые тормозят перемещение воздуха.

Однако воздух (как и все газы) нагреваясь, расширяется, становится легче и начинает (если имеется возможность) перемещаться вверх, унося с собой тепло, которое вызвало его расширение. Такой перенос тепла называется конвективным (конвекцией называется движение газа).

В твёрдых же материалах, таких, как например, кирпич или древесина внутренние перемещения массы невозможны и перенос тепла является полностью кондуктивным.

Перенос тепла конвективными потоками весьма велик (ввиду высокой теплоёмкости воздуха и больших расстояний его быстрого перемещения из горячих зон в удалённые холодные). Для теплопередачи от печи в помещение он равен (ориентировочно) произведению разности температур печи и воздуха на коэффициент теплопередачи, величина которого — порядка 0,01 кВт/м² (см. табл. 1).

Горячий воздух стремится вверх к потолку, нагревает его, а затем, охлаждаясь на стенах, спускается к полу, снова на

гревается от стенок печи и опять поднимается к потолку, замыкая циркуляционную линию. Этот процесс порой определяет всю климатическую картину в бане.

Таким образом, хотя печь находится внизу (установлена на полу), противоположные стены нагреваются нисходящим потоком горячего воздуха сверху вниз. А значит если установить у противоположной стены полок, то нагрев стены под полоком будет затруднен. Сам же полок, если он смонтирован вплотную к стене, будет нагреваться сильно. Если же между печью и потолком установить горизонтальные экраны (например, металлические подвесные потолки), то будет затруднён нагрев основного потолка.

Таким образом, влияя на траекторию циркуляционных воздушных потоков, можно изменять тепловые нагрузки на те или иные элементы бани. Например, горизонтальные рёбра на стенках печи будут затруднять движение воздуха и играть роль теплоизоляции. Причём тем эффективнее, чем чаще эти рёбра будут установлены и чем выше они будут выступать над поверхностью стенок. Фактически это модель меха кошки, который не пропускает потоки воздуха к коже животного.

Если же на стенках печи установить вертикальные рёбра (радиаторы), то они увеличат теплоотдачу печи. Но если их расположить очень близко друг к другу (например, с зазором менее 1 мм), то сопротивление зазора движению воздуха будет значительным и теплоотдача от печи резко уменьшится.

А вот если перпендикулярно к боковой поверхности печи приварить очень часто стержни-иголки, то движение газа между иголками будет затруднено газодинамическим сопротивлением и это будет полностью имитировать мех кошки.

И, наконец, если на некотором расстоянии от поверхности печи установить вертикальный металлический экран, то при большом зазоре он не будет влиять на теплоотдачу печи (но будет играть положительную роль как устройство, «засасывающее» холодный воздух с пола). Но если зазор уменьшить до 1 мм, то воздух практически не будет двигаться, а неподвижный воздух является теплоизолятором.

Таблица 1. Конвективная теплопередача печи

Таблица 1. Конвективная теплопередача печи

Горячий воздух стремится вверх к потолку, нагревает его, а затем, охлаждаясь на стенах, спускается к полу, снова на

42 «Дом» 7/2009

www. mastcr-sam. ru