Что такое футеровка, и всегда ли она необходима? Попробуем разобраться в этом вопросе.
Футеровка - это способ защитить стены топки печи или камина от перегрева при очень высоких температурах. Стенки топки могут растрескиваться, а металл - излишне накаляться и со временем разрушаться, если температуры в топке превышают 700-800 градусов Цельсия. Возникает это, как правило, при топке углём, хотя и пеллеты могут сильно нагреваться.
Перегрев - это не единственное воздействие, негативно влияющее на стенки металлической или кирпичной топки. Футеровка также может иметь функции:
- Защиту от перепадов температур (теплоизоляционные свойства).
- Защита от агрессивных реагентов (кислотоупорная футеровка).
- Футеровка как облицовочный материал.
В целом футеровка может создать герметичность среду внутри топки и способна продлить срок службы печной топки и печи\камина в целом.
Отрицательные моменты футеровки:
- Внутренняя футеровка топки поглощает либо отражает часть лучевых потоков тепла (тепло уходит в дымовую трубу), и, соответственно, камин меньше греет.
- Собственно, трудозатраты и стоимость футеровки.
В каких случаях без футеровки топки не обойтись?
Футеровка необходима, если у вас топка из металла (чугун, сталь), и топка достаточно мощная для возникновения температуры 700-800 градусов Цельсия. Крупные камины с большим объёмом дров на одной закладке практически все даже без угля способны достигать этой температуры, и футеровка существенно продлит сроки службы камина.
Для некрупной буржуйки из чугуна, задача которой - тление дров, футеровка не обязательна.
Шамотная топка также не нуждается в футеровке: шамот и является футеровкой по своей сути.
Футеровка внутренней поверхности дымохода , кроме защиты от высоких температур способствует разглаживанию внутренней поверхности дымохода (в результате в нём меньше скапливаются продукты горения, и дымоход не так часто нуждается в чистке) и её герметизации.
Из каких материалов выполняют футеровку печи\камина?
Материалы для футеровки печи, в зависимости от степени защиты, подразделяют на 3 класса:
- Материалы класса А - на основе кремнезёма. Это искусственные материалы (кирпичи из спрессованных горных пород) и естественные (камни горных пород) материалы. Такие материалы подходят для облицовки портала камина (это всем известные гранит, песчаник, кварц), но для футеровки топки изнутри термозащита слабая, так как материалы обладают низкой теплопроводностью и склонны к растрескиванию.
- Материалы класса В - на основе глины и глинозёма. Это обычный, привычный для нас шамотный огнеупорный кирпич и бокситный кирпич (обожжённый кирпич из глинозёма с примесью оксида железа и боксита). Подходят для футеровки внутри топки, выдерживают высокие температуры.
- Материалы класса С - смешанные, которые нельзя отнести к первым двум классам. Это огнеупорные растворы, угольный кирпич и основные набойки на основе молотовой окалины, руды и шлака.
Ошибки в исполнении футеровки
Многие мастера, выполняя футеровку из кирпича, стыкуют её к топке впритык, не оставляя зазора. Дело в том, что под воздействием высоких температур кирпич и металл расширяются по-разному, и такая укладка может привести к растрескиванию футеровки.
Кроме того, обычный кирпич, используемый для футеровки, имеет низкую теплопроводность. Обложенная им впритык металлическая печь будет экранирована кирпичом от окружающей среды (комнаты, которую нужно нагреть), и всё тепло будет вместо комнаты уходить в дымовую трубу.
Каким образом крепятся кирпичи футеровки внутри топки?
Существуют два популярных способа крепления кирпичей внутри топки:
- При помощи глины.
- Кирпичи укладываются друг на друга с пересечением, и крепятся металлическими болтами друг с другом, для чего в кирпичах проделывают отверстия.
Печи возводят из огнеупорных материалов. Но из-за того, что при сжигании топлива образуется очень высокая температура, достигая несколько сотен градусов, этот материал не в силах ей противостоять. Для защиты наружных стенок внутри печи обустраивают футеровку.
Что такое футеровка
Футеровка - это оболочка из кирпича, которая обустраивается внутри топки. Она очень устойчива к воздействию даже самых высоких температур. Это позволяет печке служить многие годы , потому что она защищена от перегрева.
Футеровку нельзя рассматривать как самостоятельный элемент, потому что она тесно взаимодействует и с материалами, из которых выложена печь, и с внутренней средой топки, в которой осуществляется процесс горения.
Футеровка может представлять собой не только выкладку из кирпича, но и из других материалов. В качестве таких материалов выделяют три вида огнеупорных веществ, различающиеся по своим химическим свойствам:
- Кислые.
- Основные.
- Нейтральные.
У них происходит разная реакция на вещества, которые возникают в процессе горения топлива.
Футеровку производят только тогда, когда будут проведены все инженерные расчеты и будет выбран материал для нее. С помощью этого расчета добиваются максимального эффекта, учитывая особенности материала и самой печи. Кроме того, футеровка защищает различные элементы печи от химического и механического воздействия.
Способы теплозащиты печи
Поверхность внутри топки можно защитить двумя способами:
- Используя материал с низкой проводимостью тепла, которым обрабатывают внутреннюю поверхность топки.
- Используя защитные экраны, отражающие тепловое излучение. В этом случае тепло от излучения выводится из печи вместе с дымом.
Стоит обратить внимание, что первый способ предусматривает не теплоизоляцию, а теплозащиту. При теплоизоляции тепло, которое выделяет печь, остается внутри нее. А теплозащита предохраняет от излучения определенный участок печной конструкции, выводя из нее тепло. Поэтому при футеровке применяются теплоизоляционные материалы.
В недалеком прошлом печи делались в основном из обычных кирпичей, которые под воздействием высоких температур очень быстро приходили в негодность. Потом довольно продолжительное время вместо них стал использоваться кирпич с более плотной структурой. В настоящее время набирает популярность шамотный кирпич. Делается он из глины
, которую смешивают с порошком из обожженной глины и затем обжигают при высоких температурах.
Шамотный кирпич является идеальным вариантом для футеровки печных сооружений. Отличается он от обычных кирпичей отличными теплозащитными свойствами. Футеровка подразумевает обкладывание внутренней поверхности печи именно таким кирпичом.
Футеровка кирпичной печи
Футеровка кирпичной печи обладает некоторыми особенностями. Ее нельзя укладывать слишком близко к кирпичам, которые являются элементами наружных стенок . Дело в том, что печка раскаляется очень сильно и возникает растрескивание под воздействием высоких температур. Горячие внутренние слои выталкивают со своих мест холодные наружные. Внешние стенки, сохраняющие форму печи, начинают расходиться в стороны из-за воздействия расширенных внутренних слоев. Кирпичи покрываются трещинами, а отдельные могут даже разрушаться. Это может способствовать проникновению угарного газа в помещение.
Ситуация может усугубиться тем, что применяемая для соединения наружного слоя кирпичей глина обладает небольшой адгезией и при нагревании расширяется сильнее, чем сам кирпич. В результате перегревания шов разрушается.
Именно поэтому при постройке печной конструкции применяют пластичный раствор с последующим его испытанием. Для этого два кирпича соединяют друг с другом с помощью этого раствора и обжигают при большой температуре. Этим проверяется адгезия раствора, расширение и растрескивание. Если все нормально, раствор можно использовать для всей конструкции.
При футеровке металлических печей следует обратить внимание на тот факт, что металл под воздействием высоких температур расширяется сильнее кирпича
. Поэтому обязательно делают зазор для теплового расширения между слоем футеровки и печными металлическими стенками, иначе при нагревании металла футеровка часто разрушается. Чтобы уплотнить зазор, используют базальтовую вату в виде полотна или жгутов. При расположении печки не в жилом доме вместо базальтовой ваты можно использовать асбест.
Металлические печи часто обкладывают кирпичом как снаружи, так и внутри, чтобы улучшить прогрев печи и ее безопасность. Однако такой способ считается ошибочным , потому что:
- Кирпич характеризуется низкой теплопроводностью и высокой теплоемкостью, в результате чего тепло, возникающее от сгорания топлива, остается внутри топки и уходит вместе с дымом.
- В таком случае печная поверхность лишается доступа воздуха для отведения тепла, что приводит к прогару стенок. В результате этого в помещение может проникнуть угарный газ, что опасно для жизни.
Таким образом, футеровка печи делается для того, что она не разрушилась из-за воздействия высоких температур. Самое главное - использовать качественный материал, чтобы печь могла прослужить еще долго.
Печи, предназначенные для отопления жилых помещений, могут иметь разные формы, размеры, другие конструктивные особенности. Исходя из назначения и технических характеристик, принимают решение о необходимости облицовки топливников.
Топливники малых бытовых печей, которые работают в обычном режиме, облицовывать не рекомендуют – так они лучше справляются с задачами обогрева помещения при небольшом расходе топлива.
Футеровка печей может потребоваться для следующих типов изделий:
- Печи, предназначенные для эксплуатации в режиме длительного использования.
- Печи, в которых используется высококалорийное топливо.
- Большие бытовые печи.
- Жаровые камеры русских печей, которые используются для приготовления пищи.
- Печи, в которых дымовые каналы располагаются вдоль стенок топливника.
Топливники жаровых камер русских печей облицовывают красным кирпичом, для остальных видов печей используют огнеупорный кирпич.
Облицовка печи может быть внутренней и наружной. Внутренняя служит защитой топливника печи от перегрева, наружная предназначается для придания достойного внешнего вида.
Внутренняя отделка выполняется из огнеупорных материалов, способных противостоять высокотемпературным воздействиям в течение длительного времени. Кирпич выкладывают на ребро вдоль стенок топливника, при этом кладка из огнеупорного кирпича стыкуется с основной кладкой топливника одним вертикальным швом, но не перевязывается. Такой способ позволяет защитить стенки топливника от перегрева и существенно продлевает срок эксплуатации печи.
В зависимости от назначения печи для отделки могут использоваться защитные экраны, способные поглощать лучистые потоки. Если печь используется для приготовления пищи, такие экраны устанавливаются внутри топливника, где они способствуют быстрому прогреву дымовых газов или воздуха, подаваемого в топку. С этой же целью внутренние стенки топливника могут облицовываться огнестойкими материалами с низкой теплопроводностью. Экраны, установленные снаружи, предназначаются для создания необходимого уровня теплозащиты. Иными словами, такая отделка гарантирует сохранение тепла внутри печи, не допуская перегрева внешней поверхности.
Для наружной отделки бытовых печей используются самые различные материалы. Самый простой и практичный способ наружной облицовки – штукатурка печ и. Именно этот вид отделки чаще всего используется для облицовки стенок печей бытового назначения.
Нередко для оформления наружной стороны печки используют кирпич или декоративные панели из натуральных или искусственных материалов. Традиционно печи отделывают изразцами, но это один из самых дорогих способов. Готовые изразцы можно приобрести в специализированных магазинах, но для правильной установки такого оформления потребуется специалист. Без определенных навыков довольно сложно правильно сделать обрамление для бытовой печи.
Футеровка печи своими руками практически невозможна, если нет определенных навыков и умений. Для правильного оформления требуется наличие опыта и знаний основ кладки печей , а также знание основных основ физики. Кладка печи требует ответственного подхода, что невозможно без наличия специальных навыков. Правильно сложенная печь может служить не только предметом интерьера, но и гарантией уюта и комфорта в доме.
Видео
Предлагаем вам посмотреть видеосюжет, посвященный облицовке печи снаружи.
Футеровка печи – это специальная отделка поверхностей изделия для защиты от возможных повреждений в процессе эксплуатации, являющихся результатом воздействия термического, механического, химического и другого характера. Футеровка печного оборудования призвана продлить срок службы стенок и других деталей топки.
Особенности защитной отделки печей
При регулярном пользовании печью на все материалы, из которых она сделана, воздействуют очень высокие температуры. Они зависят от температур горения конкретных веществ, которые используются в качестве топлива. Конечно, стенки печки делают из огнеупорных материалов, но экстремальные термические воздействия изменяют их структуру и свойства, что приводит к постепенному разрушению. Именно для защиты от таких воздействий используется футеровка.
Футеровка станет лучшей внутренней защитой вашего очага от прогорания и других повреждений
В каких случаях применяется
Если речь идет о небольшом очаге, который используют периодически – для обогрева дачного домика в выходной день или приготовления пищи на свежем воздухе (барбекюшницы), то здесь дополнительная защита не нужна. В таких случаях если разрушения и происходят, то они минимальны и не повредят устройству в ближайшем будущем.
Обязательная футеровка потребуется для следующих типов топочных изделий:
- Больших бытовых и промышленных.
- Предназначенных для очень длительного пользования – например, постоянного обогрева жилища.
- Жаровых камер, которые устраиваются для регулярного приготовления пищи в «русских» и других подобных печках.
- Топливных агрегатов, дымовые каналы которых устроены прямо вдоль стенок топки.
- В случаях использования высококалорийного топлива с исключительно высокой температурой горения.
Виды футеровки
Футеровочные работы проводятся прямо внутри топливника металлических, каменных и кирпичных устройств. Это можно сделать разными способами в зависимости от того, какой ожидается эффект и какие должны быть достигнуты цели:
- Возможно использование специальных защитных экранов теплоизолирующего действия. Они будут оказывать влияние на процент нагрева дымовых газов, поглощая значительную часть тепло-лучевых потоков и удаляя большую часть тепла через дымоходы.
- Применение материалов, которые возьмут большую часть теплового воздействия на себя – огнестойких с низкой теплопроводностью, замедляющих процесс нагрева материалов топки и исключающих их непосредственный контакт с огнем.
Футеровочные работы в кирпичной топке проводятся посредством выкладывания кирпичной кладки
ВНИМАНИЕ! Теплоизоляционные экраны значительно уменьшают отдачу тепла, поэтому их не применяют для топок, предназначенных для обогрева помещений.
Способы выполнения
Футеровку очага обычно проводят с помощью так называемых «шамотных» материалов – особым образом обработанных веществ и их смесей с включением элементов обжига, уничтожающего пластичные свойства и доводящего до спекания их частиц, а также других огнеупорных продуктов. Это могут быть:
- Обтесанный камень, изготовленный из натуральной горной породы типа песчаника или кварца, либо конгломерата, стойкий к особенно высоким температурам.
- Готовые шамотные кирпичи, из которых выкладывают внутреннюю стенку. Их огнеупорные свойства достигаются благодаря особой технологии изготовления с добавлением порошка из заранее обожженной глины и других улучшающих свойства конечного продукта веществ. Защита из такого кирпича очень популярна, так как может выдержать практически любые температуры обогревательной печи и стоит сравнительно дешево.
- Рулонные материалы, пластины и маты:
- базальтовое волокно;
- вермикулитовые плиты;
- каолин в виде бумаги или картона, состоящий из минеральной белой глины.
- Растворы и вещества, которыми покрывают стены топки:
- шамотные, являющиеся огнеупорными бетонами с добавлением отощающего компонента,
- муллитовые – силикатные жидкостекольные смеси с различными вариациями состава.
Отделка из вермикулита может стать отличной альтернативой кирпичу и камню
Сравнительная таблица футеровочных материалов
ВАЖНО! В условиях производства – на металлургических и других предприятиях, где используется обработка сырья и готовых изделий горячим способом, печная защита чаще всего изготавливается из камня или шамотного кирпича. В «тесных» домашних условиях более приемлемы альтернативные варианты.
Сам себе мастер
Конечно, для устройства футеровочного слоя в домашнем очаге можно прибегнуть к услугам специалистов, но при некоторых навыках работы и соответствующих знаниях эту операцию можно провести самостоятельно.
Футеровка из кирпича
Футеровка печи своими руками из шамотного кирпича выполняется с учетом следующих особенностей:
- Кирпич аккуратно выкладывается «ребром на ребро», без сдвигов элементов кладки относительно друг друга, вдоль всех стенок внутренних топки.
- Швы между отдельными кирпичами заполняются раствором на основе шамота и глины.
- Если основная кладка также выполнена из кирпича, то футеровочный и основной слой стыкуются посредством одного вертикального шва, но без перевязки.
- Если же материал самой топки – металл (чугун или сталь), то между ее стенками и кладкой следует в обязательном порядке оставлять небольшой зазор, рассчитанный на температурные расширения металла, – иначе регулярные нагревы и остывания могут в скором времени ее разрушить.
Отделка шамотным кирпичом происходит по схеме – вдоль всех стенок с зазором с учетом расширения материалов
ВНИМАНИЕ! Также возможна внутритопочная кладка из огнеупорного красного кирпича, но смешивать виды кирпичей (шамотный плюс огнеупорный) нельзя, так как у них разные показатели линейного расширения и теплопроводности, что сделает постройку недолговечной.
Старая кладка из шамотного кирпича подлежит регулярным осмотрам и ремонту изношенных участков, который проводится посредством затирки раствором из шамота и глиноземистого цемента.
Из рулонного материала
Выгода использования рулонных материалов (а также пластин и матов) заключается в том, что они занимают очень мало места и не «крадут» общего объема, необходимого для закладки топлива и прохода дыма. Стандартная толщина большинства из них не превышает 1 см (например, толстый каолиновый картон бывает толщиной до 7-ми мм). Чтобы провести необходимые работы, нужно помнить, что:
- Количество необходимых для футеровки материалов рассчитывается с учетом их линейного расширения при нагреве.
- В некоторых случаях возможна укладка полотна в 2 слоя, но для бытовых потребностей это совсем не обязательно.
- Отдельные пластины крепятся элементами армирования – металлическими штырями, которые вставляются в заранее проделанные канавки.
- При отделке огнеупорными матами или пластинами следует соблюдать последовательность их крепления: сначала покрывается дно, затем боковая поверхность, а потом «потолок» топочного отдела.
ИНТЕРЕСНО! Многие современные печи заводского производства уже имеют футеровочный слой на стенках топочных отделов и не требуют дополнительной обработки. В частности, стальные агрегаты часто бывают обработаны вермикулитом.
Внутренняя отделка может проводиться базальтовым картоном
Обмазка растворами
Обмазка огнеупорными растворами дает еще более тонкий слой футеровки. Для такого способа характерны следующие нюансы:
- Для приготовления растворов обычно используются сухие составы шамотных, муллитовых либо корундовых смесей, которые затем разбавляются водой до нужной консистенции.
- После нанесения раствор должен пройти обжиг в естественных условиях (при работе печи) либо с помощью паяльной лампы. Во втором случае работы проводятся до появления твердой корочки.
ВАЖНО! Преимуществом растворного способа также является создание абсолютно монолитных поверхностей, дающих лучшее ограждение материалов от воздействия огня. Однако такой монолит быстрее потребует ремонта, чем каменные и кирпичные кладки.
Заранее продуманная защита печи станет гарантией тепла и уюта на долгие годы
Сколько прослужит новая футеровка
Любое покрытие со временем может изнашиваться. Даже самый прочный футеровочный слой внутри вашей топки постепенно может потерять начальную герметичность. Для его сохранения следует учитывать следующее:
- Внутренняя защита печи нуждается в периодической проверке на целостность. Повреждения нужно вовремя заделывать растворами, приготовленными из смеси шамота и глины.
- Гораздо дольше прослужат поверхности, изначально выполненные более качественно (ровный герметичный слой равномерной толщины без трещин и других повреждений).
ВНИМАНИЕ! Монтаж футеровки является сложной инженерной задачей, которую лучше всего доверить знающим людям, то есть выполнять работы под руководством специалиста или отдать их полностью в руки профессионалов. Качественное выполнение этой ответственной работы позволит надолго забыть о ремонте очага.
Видео: футеровка топки печи
Внутренние стенки топки подвергаются очень высоким температурам. Такие нагрузки приводят к их разрушению, даже если они обладают высокой степенью огнеупорности. Именно для их защиты выполняется футеровка печей шамотными материалами, а именно, кирпичом или раствором. Физические свойства шамота наделяют его способностью выдерживать температуры до 1300ºC. Этого достаточно для качественной защиты топки, сделанной из любого материала. Однако следует соблюдать правила внутренней защиты, так как нарушение технологии приводит со временем к развалу печи.
Материалы для футеровки
Кроме шамотных существуют муллитовые смеси, выдерживающие сверхвысокие температуры. Чистый муллит плавится при 1800ºC, но для футеровки используются растворы или теплоизоляционные маты, изготовленные из его волокон. Маты устойчивы к температурам до 1600ºC. Муллит часто включается в состав шамотных материалов.
Для использования в быту шамот выпускается в виде кирпичей или смеси. В 1-ом случае его используют для футеровки печей с металлической или кирпичной топкой и корпуса из кирпича. Раствор применяют для защиты топки, выложенной из огнеупорной глины. Оба материала являются самыми доступными и недорогими, и поэтому - наиболее популярными.
Однако новые технологии упростили ремонт старых работающих топок и защиту новых агрегатов. Сегодня производители предлагают специальные клеи, мастики, обмазки, которые можно наносить даже во время сгорания топлива. Они имеют пастообразную консистенцию и состоят из шамотных микроскопических волокон. В составы входят также связующие добавки. Применяются для заделки трещин и сплошного покрытия поверхности.
Существуют клеи и мастики, которые достаточно нанести слоем 1 мм. Кроме кирпичей, матов и обмазок выпускаются другие материалы для футеровки печей всех видов и назначений. Они упаковываются в виде рулонов для простоты использования, представляют собой следующие изделия:
- каолиновая бумага (рулоны с толщиной слоя до 5 мм),
- каолиновый картон (толщина холста до 7 мм),
- каолиновая вата (легко рвется, применяется в виде комков или кусков).
Правила футеровки
Защиту внутренних стенок топки проводят с учетом расширения материалов от воздействия открытого огня. Именно поэтому между шамотными кирпичами всегда оставляют зазор 5-10 мм. Перед началом работ делают расчет материала. Его стандартные размеры составляют 250х150х65 мм. Иногда печники укладывают его в 2 слоя. В быту футеровку печи двойным слоем делать не обязательно. При этом следует знать, что общую толщину футеровки определяют следующие факторы:
Закрепление шамотных элементов между собой осуществляется при помощи металлических штырей. Для этого в их стенках делают канавки методом пропила, затем вкладывают в них стержень. Таким образом, он является деталью армирования, которая гарантирует фиксацию материала. Последовательность работ по футеровке следующая: сначала укладывают шамотный кирпич на дно топки, затем на боковые стенки, заканчивают верхней горизонтальной частью.
Важно знать, что нельзя использовать одновременно 2 вида кирпичей: шамотный и огнеупорный красный. Не смотря на то, что глиняный является жаростойким, у них разная степень теплопроводности и линейного расширения. Это приведет со временем к трещинам в красном кирпиче и переделке всех работ. Для кладки берут специальную смесь. Она также содержит в составе шамотные волокна, и это уравнивает степень ее расширения со свойствами кирпича.
Подробнее о растворах
Торговая сеть предлагает следующие смеси: "Мертель огнеупорный", "Печникъ". Они представляют собой порошок, который надо разводить водой. Кладка осуществляется с предварительным увлажнением шамотного кирпича. При этом его не надо выдерживать в воде некоторое время, достаточно лишь окунуть в нее и сразу вытащить. Стыковочные швы заполняют на всю высоту кладки.
Сделать расчет смеси можно, исходя из следующих усредненных данных: на 100 кирпичей шамотных требуется 65±10 кг сухой смеси. Второй вариант расчета: на 1 м3 кладки расходуется 100 кг готового раствора. Максимальную защиту кладка приобретает после протапливания печи, которую начинают, когда раствор полностью затвердеет.