Повітряне опалення каміном
Точніше навіть не опалення, тому що повноцінним його назвати складно, а більше рекуперація - повернення тепла. У традиційних відкритих камінах, зважаючи на неізолірованності простору топки, її малу глибину і відсутності оборотів диму, що генерується при спалюванні палива енергія використовується малоефективно: її переважаюча частка разом з димовими газами йде назовні. Нагрівання кімнати від каміна відбувається не за рахунок конвекційної теплопередачі від нагріваються елементів каміна, а, за допомогою, так званого, радіаційного теплообміну, тобто за рахунок випромінювання полум'я, тому камін дає тепло лише поки в ньому щось горить. Крім того, що генерується при згорянні дров тепло каміни розподіляють нерівноцінні: в найбільшій мірі нагрівання йде в зоні, що знаходиться навпроти каміна, з боків нагрів набагато менше. Сукупність перечівленних чинників зумовлює низьку теплотехнічну ефективність каміна з неізольованою топкою - його ККД знаходиться на рівні лише 10 ... 15%, тобто саме як нагрівальний пристрій, особливо в холодних кліматичних зонах, традиційний камін малокорисний. У зв'язку з цим камін доцільно встановлювати в будинках з альтернативним джерелом тепла (наприклад, при наявності газового опалення). Спроби підвищення теплоотдающей здатності каміна робили неодноразово. Так, вже в 18 столітті з'явилися каміни з вбудованими калориферами. Пізніше каміни стали обладнати димооборотамі, що трансформувало їх у печі-каміни. Також ефективність каміна може бути підвищена за рахунок оснащення його системою повітропроводів. ККД таких камінів може досягати 70 ... 80%. В Англії, де відкриті каміни часто є єдиним джерелом тепла і будинку, були проведені великі дослідження з метою порівняння теплової ефективності відкритих камінів різної конструкції. Дослідження були проведені в 39 різних будинках при однакових умовах на камінах, обладнаних системою нагрівання повітря. Вимірювали споживання палива і досліджували розподіл тепла в використовувалися житлових приміщеннях. Тривалість деяких дослідів становила 10 годин. Результати досліджень показали, що відкриті каміни, обладнані системою негрева повітря, споживають палива на 21% менше, У звичайних камінів близько 25%, тепла, що міститься у вугіллі, надходить в приміщення тільки шляхом випромінювання. У інших каменів ця величина становила 36% з них 1/3 шляхом конвекції. У першому випадку для підтримки горіння з приміщення відбиралося 170 ... 210 м куб / ч повітря, у другому випадку тільки 60 ... 70 м куб / год
Принцип дії камінів з комбінованим нагрівом
Камін з комбінованим обігрівом здійснює нагрів камінної, звичайно, випромінюванням, а також за допомогою нагрівається всередині каміна повітря.
Нагрівання повітря в таких камінах здійснюється в зазорі (в каналах) між топкою і стінками каміна (облицюванням), від куди він розподіляється по приміщеннях, які мають спеціальні повітропровідні канали в стелі або стінах. Відпрацьовані гази відводяться через димову трубу, не змішуючись з нагрітим повітрям. Подача теплого повітря з каміна в повітропровід може бути здійснена як шляхом природної конвекції (за рахунок різниці щільності холодного і нагрітого повітря), так і механічним шляхом (за рахунок використання термовентіллятора).
Встановивши примусову подачу повітря з можливістю плавного регулювання, можна контролювати розподіл теплого повітря по приміщеннях, здійснюючи тим самим регулювання в них температурного режиму. Іншими словами, подібні каміни здатні контрольовано обігрівати не тільки камінну кімнату, але і інші приміщення будинку. Систему повітропроводів такого каміна слід розробляти при проектуванні самого будинку. В цьому випадку можна підібрати найбільш прийнятний камін, спосіб подачі повітря, спроектувати канали, за якими буде проходити нагріте повітря, вибрати розміри труб-повітропроводів, а також вид палива. Щоб система працювала ефективно, вона повинна бути максимально централізованою, а мережа каналів - простий.
Бажаючи заощадити на довжині повітряних каналів, камін намагаються розмістити в центрі будинку або групи приміщень, які збираються опалювати. Для того щоб камін міг працювати з відповідною віддачею тепла, слід забезпечити приплив у приміщення необхідної кількості свіжого повітря (не менше 10 м куб / год на 1 КВт номінальної потужності) - краще за окремим воздуховоду прямо до каміна. Якщо повітрозабірні отвори розташовані в камінному приміщенні, то несвіжий і запорошене повітря приміщення спрямовується на поверхні нагрівання і звідти, ще більш зіпсований в результаті коксування пилу, знову направляєте в приміщення.
Кращим і гігієнічно більш ефективним є, опалення припливним повітрям, при якому повітря, що підлягає нагріванню, надходить зовні. Після нагріву його можна подавати в той же місце приміщення, як звичайне повітря, що циркулює в кімнаті. В цьому випадку ККД каміна зменшується, але чистота повітряного басейну в камінному приміщенні підвищується. Щоб в канали воздухопровода не потрапляли комахи, їх захищаються сітками, встановленими з нахилом назовні для запобігання проникненню води.
Топка каміна з комбінованим обігрівом
Топка каміна, від зовнішніх стін якої здійснюється нагрівання повітря, може бути виконана як з цегли, так і з металу. Останній варіант більш розумний, тому що метал швидше нагрівається і краще віддає тепло. Металева топка може бути виконана з жаростійкого чавуну або вогнестійкою стали (варіант з чавуну більш кращий, так як чавун, в порівнянні зі сталлю, менш схильний до деформації при нагріванні).
Топка може бути як відкрита, так і закрита (обладнана дверцятами). Також топки відрізняються розмірами, формою, способом відкривання скляних дверцят (в сторону або вгору), конструктивними і декоративними елементами. У продажу можна зустріти велику кількість різноманітних металевих камінних топок, зробити вибір серед яких не так просто.
При виборі металевих топки слід виходити з того, що її характеристики повинні відповідати камінного приміщенню або декількох приміщеннях, якщо планується опалювати не одну кімнату. Характеристики кожної топки, як правило, вказують в її техпаспорті. Слід враховувати істоімость експлуатації, що залежить від параметрів обладнання, і комфорт і безпеку його використання.
Оснащення каміна дверцятами або закритою топкою дозволяє переводити горіння в режим тління після досягнення необхідної температури. В цьому випадку подачу кисню, необхідного для горіння дров, смінімізіруют за допомогою спеціальної системи регулювання подачі повітря. Дрова в цьому випадку не горять, а повільно тліють, нагріваючи стінки топки, які, в свою чергу, нагрівають повітря. Цього цілком достатньо для того, щоб підтримувати комфортну температуру в приміщеннях. А однієї закладки дров може вистачити на всю ніч. Тому, камін, оснащений закритою топкою і системою повітропроводів, є набагато більш ефективним джерелом тепла.
Головною характеристикою камінної топки є її потужність. Значення даного показника визначається обсягом топки: з його зростанням збільшується і потужність топки. У продажу можна зустріти топки потужністю від 10 до 50 кВт. Розрахунок необхідної потужності топки можна провести, виходячи з того, що 1 кВт достатньо для опалення близько 25 м куб або 10 м кв. з висотою стелі 2,5 м (близько 25 м куб). При цьому слід вибирати топку, потужність якої перевищує необхідну на 10 ... 15%, тому що в більшості випадків заводські показники в домашніх умовах не забезпечуються. Чим вище потужність топки, тим швидше можна обігріти приміщення і тим довше можна використовувати режим тління. Зазвичай в паспорті топки виробник вказує її мінімальну, номінальну і максимальну потужність. Орієнтуватися треба на номінальну, так як максимальна отримана експериментальним шляхом за короткий проміжок часу (три-п'ять годин) в майже ідеальних умовах. Крім того, тривала експлуатація топки в режимі максимальної потужності призведе до її передчасного зносу.
особливості повітрообміну
Рух нагрітого повітря в системі повітропроводів може бути природним або примусовим з частковим 30-50% припливом зовнішнього повітря в камін для зменшення енерговитрат і з припливом з приміщення. В останньому випадку необхідно врахувати витрати на 100% нагріву зовнішнього повітря, який необхідний для заміни витяжної.
Повітрообіг без припливу зовнішнього повітря
Передбачає надходження гарячого повітря тільки в приміщення, прилеглі до каміна або розташовані над ним. Гаряче повітря по головному каналу, з'єднаному з топкою, піднімається так само, як дим в димоході, а потім розходиться по розподільних каналах. Це відбувається тільки в вертикальних каналах, тому довжину горизонтальних відрізків скорочують до мінімуму. Чим довше канали і чим складніше їх мережу, тим сильніше перешкоди, що виникають при русі повітря. Їх може подолати тільки сила тяги в каміні, яка безпосередньо залежить від різниці температур нагрітого і холодного повітря, а також від висоти труби. Якщо перешкоди сильніше тяги, гаряче повітря не надійде до приміщення. Використання принципу гравітації виправдано тільки в разі опалення двох-чотирьох приміщень, розташованих недалеко від каміна. До переваг природного повітрообмін можна віднести те, що він не вимагає обслуговування, не залежить від поставок електроенергії, не виробляє шум. Однак він чутливий до зміни тиску і руху повітря в каналі, зовнішньої температури, сили вітру, від розташування каміна, планування приміщень і має багато обмежень, пов'язаних з прокладанням повітряних каналів. Рекомендуємо при рідкісному використанні каміна.
Механічний повітрообмін без припливу зовнішнього повітря
Використовують для обігріву будинку середньої площі. В цьому випадку для рівномірного руху і розподілу повітря природного повітрообміну може бути недостатньо, тому на вході повітря в камін або в головному каналі монтують вентилятори, зберігаючи при цьому можливість роботи системи в гравітаційному режимі. Якщо одного вентилятора недостатньо, можна встановити необхідну кількість приладів, розташувавши їх по черзі.
Для транспортування гарячого повітря в каналі використовують високотемпературні вентилятори, стійкі до високої температури і її перепадів. Такі прилади мають пропускну здатність до 600 м3 / ч і в стані розподіляти повітря на довгі відстані. Найкраще розміщувати їх подалі від приміщень, в яких знаходяться люди, наприклад на горищі або в «підсобках». Хоча механічна система набагато дорожче гравітаційної, вона дозволяє прокладати канали різної довжини і висоти, вибравши вентилятор необхідної потужності, достатньої для транспортування повітря до воздуховоду. Вентилятори вибираються не тільки по витраті повітря, але і по тиску яке вони створюють, а точніше - перетин витрати і тиску (робоча точка).
Тиск вентилятора, [Па] вибирають виходячи з втрат тиску на ділянках системи.
Можливо систему автоматизувати з контролем температури в димоході, приміщенні і зовнішнього повітря, тому що можлива ситуація, особливо при розпалився каміна, коли відбір тепла буде впливати на тягу.
Механічний повітрообмін з припливом зовнішнього повітря
Як говорилося вище, класичний камін без енергоефективних рішень це частіше розкіш або предмет інтер'єру, ніж теплогенератор, тому що споживає значну кількість зовнішнього повітря на зхамену витяжної. Фактично, нагрітий системою опалення або централізованої системою вентиляції відлітає в димову трубу, як і кошти на його нагрівання. Згадайте радянських фільми про Шерлока Холмса, який сидів біля каміна накрившись пледом - навіщо, якщо камін теплогенератор.
Вся справа в холодному повітрі, який легше теплого і стелитися по підлозі утворюючи вкрай неприємні протяги. Дану проблемму вирішують системи з частковим припливом зовнішнього повітря, необхідність якого нагрівати відпадає, тому що він підводитися прямо в камінну топку знизу. Топку бажано купити з патрубками для забору зовнішнього повітря. Але практика показала, що брендові фірми-продавці топок з десятиліттям роботи самі рідко в курсі, що у них топки з припливом, що доводилося їм показувати в їх же виставковому залі.
Система обладнана:
- решітка забору зовнішнього повітря і розподільників повітря припливного;
- адаптери решіток і теплоізольовані повітроводи на паркан і подачу повітря;
- рекуператор димоходу;
- вентилятор відцентровий високотемпературний;
- фільтр грубого очищення зовнішнього повітря;
- дросель-клапанами для регулювання витрати повітря по приміщеннях.
Якщо систему доповнити калорифером догрева повітря після рекуператора каміна, то навіть без каміна система зможе виконувати роль повітряного опалення. Для повністю автоматичної роботи, можливо її узгодити з системою автоматики на датчиках температури і щиті управління.
Матеріали для повітряних каналів
Для прокладки воздуховодов (каналів), по яких рухається гаряче повітря, використовують цеглу або повітроводи з оцинкованої, нержавіючої сталі. Можна також встановити готові гнучкі повітроводи, але в цьому випадку потрібно врахувати, що еластична труба довжиною більше метра, особливо якщо вона не распрямлена, збільшує перешкоди (втрати тиску, [Па]) на шляху повітряного потоку, а значить, вимагає більш потужного вентилятора, споживає більше енергії або необхідно живий перетин виконати з запасом на складки зі швидкістю повітря нижче, ніж в сталевому. Тому на довгих ділянках використовують, як правило, оцинковану сталь, а на коротких - еластичні труби. Канали, по яких рухається нагріте повітря, повинні бути теплоізольовані. Завдяки ізоляції скорочуються втрати тепла, частково гаситься шум і підвищується пожежна безпека конструкції. Для забезпечення нормальної роботи такого каміна необхідно правильно організувати рух повітря в каналах. Головною метою при цьому є мінімізація опору потоку нагрітого повітря, що, в свою чергу, забезпечується за рахунок створення ідеально рівною внутрішньої поверхні каналів та зменшення кількості їх вигинів. З цієї причини при проектуванні будинку слід врахувати, як мінімізувати опір повітряному потоку. Мінімальні перешкоди створюються в прямих каналах з круглим перетином і великим діаметром. Для малих і середніх будинків ефективний розмір каналів воздухопровода знаходиться в діапазоні 0,1-0,25 м. Зменшення опору руху повітря в системі, може бути досягнуто за рахунок з'єднання повітропроводу з каміном окремими каналами, уникаючи відгалужень і трійників. Якщо Ви плануєте використовувати примусову подачу повітря, слід пам'ятати, про те, що повітроводи не виробляють значимого шуму, якщо швидкість руху повітря не більше 4 м / сек. Для шумоглушения аеродинамічного шуму від вентилятора використовують шумоглушители. Також джерелом "шумового забруднення" може бути і сам повітропровід, коли має невеликі розміри, неправильно підібраний або погано закріплений, що призводить до вібрації. Але взагалі, якщо все зробити правильно, подібні проблеми відсутні.
Переваги та недоліки камінного обігріву 
переваги
Опалювальний прилад займає мало місця і швидко розігрівається. Крім того, камінний обігрів з системою повітропроводів простий, надійний і доступний за ціною. Він передбачає використання найдешевшого палива - деревини - і особливо рекомендований тим, хто збирається зменшити витрати на опалення будинку.
недоліки
Використання каміна в якості основного опалювального приладу вимагає великих запасів дров, які потрібно десь зберігати. Місця біля повітропроводів потребують постійної прибирання. Крім того, слід регулярно чистити димохід і позбавлятися від попелу. Але всі недоліки посилює низька теплової ККД (15-20%), так як у відкритий отвір потрапляє в 8-15 разів більше повітря. Чим потрібно для горіння, повітря забирає частина тепла і забирає його. Якщо необхідний постійний обігрів приміщення, камін потрібно постійно топити, а це вимагає великої кількості палива. Для забудовників будинків становить інтерес об'єднання каміна з піччю. Піч ефективна для постійного опалення будинку, а камін є засобом швидкого обігріву приміщення і прикрашає інтер'єр. Піч і камін споруджують на загальному фундаменті, така конструкція дає значну економію матеріалів і корисної площі. Але на цьому енергозбереження тільки починається.
Розглянемо докладніше принципову схему повітряного опалення каміном. Як ми бачимо для збільшення тепловіддачі димових газів логічно збільшити площу тепловіддачі димоходу.
Це нам дозволить виконати рекуператор димоходу - 1м або 0,5 вставка в димар з нержавіючої сталі з ребрами. Діаметр якої дорівнює діаметру каналу димоходу.
У даній конструкції заборонено використовувати заклепковий з'єднання внаслідок високих температур і агресивною кислотного середовища. Деякі організації виробляють рекуператори димоходів з дешевою нержавійки, яка вища за температуру 400С втрачає всі свої кіслотностойкіе якості.
Про агресивному середовищі в димоходи Ви можете ознайомитися в розділі димоходи.
Детальніше: 
Димарі. Загальні дані Елементи димоходів з нержавіючої сталі і їх підбір монтаж димоходів