Камни для каменок

каменка

Неотъемлемой частью печей для русской бани являются камни. Их применяют в качестве испаряющих поверхностей для получения пара в бане, для чего закладывают в специально отведенный для них объем печи – каменку.

Специфика условий, в которых находятся уложенные в нее камни, предъявляет к ним ряд особых требований. Перечислим основные из них: Высокая термостойкость. Термостойкость – способность материала, не разрушаясь, противостоять термическим напряжениям, обусловленным изменением температуры при нагреве или охлаждении. Термостойкость обычно оценивается количеством теплосмен (циклов нагрева и охлаждения) выдерживаемых образцом (изделием) до появления трещин или разрушения, либо (реже) температурным градиентом, при котором возникают трещины.

Во время банной процедуры камни испытывают значительные термические нагрузки. Сначала они нагреваются до высоких температур, а затем, при подаче на них воды, резко и неравномерно остывают. Неправильно подобранные камни могут не выдержать подобных перепадов температуры и расколоться. Таким образом, термостойкость камней определяет их срок службы в каменке. Конечно, любые камни не вечны и требуют периодической замены, но сроки службы могут отличаться в разы. Большая теплоемкость. Теплоёмкость – количество теплоты, поглощаемой телом массой 1 кг при нагревании на 1 градус Цельсия. Большая теплоемкость материала камней определяет способность каменки долго сохранять тепло, тем самым, увеличивая продолжительность парения. При нагревании камни не должны выделять токсичных веществ. Камни должен иметь низкий коэффициент теплового расширения.

Для камней, использующихся в каменке печи, существуют оптимальные размеры. В дровяных печах нижние камни диаметром 100-130 мм кладут непосредственно на решетку (эти камни составляют примерно 1/3 общей массы камней). В дымной или теплонакопительной печи камни располагают так, чтобы они закрывали отверстия в решетке как можно меньше. Выше помещают камни диаметром 70-90 мм, а затем до самого верха — камни диаметром 50-60 мм. Из всего многообразия горных пород только некоторые удовлетворяют указанным выше требованиям.

Лучше всего подходят магматические (изверженные) горные породы, образовавшиеся при застывании и кристаллизации магмы. В процессе образования эти породы претерпевали воздействие высоких температур и давлений, поэтому обладают значительной термостойкостью. Обычно они сложены силикатами.

По содержанию кремнезема (SiO2) магматические горные породы подразделяют на ультраосновные (44 %) основные (44-53 %) средние (53-64 %) кислые (64-78 %). В качестве банных камней лучшими являются ультраосновные и основные породы.
К ним относятся: перидотиты, базальты, диабазы, габбро-диабазы, порфирит, талько-хлорит и др.
Кислые породы, перенасыщенные кремнеземом, например, гранит, не подходят. Осадочные и метаморфические породы для использования в каменке не годятся. Сформировавшись путем осаждения вещества в водной среде (реже из воздуха, и в результате деятельности ледников) осадочные породы, обладают крайне незначительной термостойкостью и высокой гидрофильностью. Даже пройдя последующую обработку высокими давлениями и температурами с частичной рекристаллизацией, и превратившись в метаморфические, они сильно уступают магматическим по термостойкости и не выдерживают условий эксплуатации в каменке.

Для печки-каменки выбирают гладкие круглые камни, так как они облегчают циркуляцию воздуха между ними. Камни с выбоинами быстрее трескаются. Кремнистые породы вулканического происхождения с острыми полупрозрачными краями для каменной засыпки печи непригодны. При выплескивании воды они раскалываются и «выстреливают», отбрасывая на несколько метров острые мелкие куски, которые могут поранить. Если невозможно достать камни горных пород вулканического происхождения, можно воспользоваться камнями из кремнистых горных пород невулканического происхождения. Отличаются они твердостью, плотностью, темным цветом. Собирают их у рек, озер, заливов.
Слоистые камни из песчаника, известняка и других осадочных пород для каменок не подходят.

Темные камни, собранные у воды, служат дольше, так как они прошли естественный процесс упрочения, закалке солнцем и водой за миллионы лет. Подбирают камни округлой формы, чтобы между ними свободно проходили пламя и дым и обеспечивался равномерный нагрев. Обнаружить дефектные камни можно по глухому звуку, который они издают при постукивании по ним молотком. Чугун и сталь имеют большую объемную теплопроводность и теплоемкость, чем горные породы. Поэтому для ускорения нагрева и облегчения отдачи тепла, при подаче воды на камни их укладывают вперемешку с чугунными или стальными болванками или чурками. Располагать болванки или чурки следует вертикально, чтобы они проводили тепло снизу вверх. Неплохим заменителем камней (для верхнего слоя каменной засыпки) являются битые керамические или фарфоровые изделия (изоляторы от высоковольтных линий электропередач). Они термостойки и выдерживают резкие изменения температуры. У электрических печей контейнер дли камней меньше, потому берут их соответственно меньшего диаметра 50-75 мм. С течением времени у камней уменьшается теплоотдача, они крошатся, и их приходится заменять.

Можно применить для печи камни промышленного изготовления. Их можно купить в магазинах: талькох-лорид, камни Harvia и т.д. Где взять камни для каменки? Можно собрать самостоятельно гладкие камни темного цвета без внешних повреждений, подходящего размера (5-12 см) и проверить их на целостность (по звуку при постукивании друг о друга) и термостойкость (разогрев в костре и облив водой). Треснувшие не годятся. Надежнее купить камни, специально предназначенные для каменки. Выбор среди них определяется финансовыми соображениями и личными предпочтениями.

_______________________________

В процессе перегрева из камня может выделяться большая группа аэрозолей, не обладающих выраженной токсичностью.
Далее хочу процитировать учебник для ВУЗов: С.В.Белов и др. «Основы безопасности жизнедеятельности», М., Высшая школа.
«Особо следует выделить фиброгенный эффект действия аэрозолей на организм. К ним относятся аэрозоли дезинтеграции угля, угольнопородные аэрозоли, аэрозоли кокса (каменноугольного, пекового, нефтяного, сланцевого), саж, углеродных волокнистых материалов, аэрозоли (пыли) животного и растительного происхождения, силикатсодержащие пыли, силикаты, алюмосиликаты, кремнийсодержащие пыли.
Воздействия вредных веществ – мутагенное, канцерогенное, влияние на репродуктивную функцию, а также ускорение процесса старения сердечно-сосудистой системы относят к отдаленным последствиям влияния химических соединений на организм. Это специфическое действие, которое проявляется в отдаленные периоды, спустя годы и даже десятилетия.
Попадая в органы дыхания, вещества этой группы вызывают атрофию или гипертрофию слизистой верхних дыхательных путей, а задерживаясь в легких, приводят к развитию соединительной ткани в воздухообменной зоне и рубцеванию (фиброзу) легких. Профессиональные заболевания, связанные с воздействием аэрозолей, пневмокониозы и пневмосклерозы, хронический пылевой бронхит занимают второе место по частоте среди профессиональных заболеваний в России. Мое прим. ( Это прежде всего касается профессиональных банщиков, вынужденных работать в такой среде).
В зависимости от природы пыли, пневмокониозы могут быть различных видов: например, силикоз – наиболее частая и характерная форма пневмокониоза, развивающаяся при действии свободного диоксида кремния; силикатоз может развиваться при попадании в легкие аэрозолей солей кремниевой кислоты; асбестоз – одна из агрессивных форм силикатоза, сопровождающаяся фиброзом легких и нарушениями функций нервной и сердечно-сосудистой систем.
Большинство случаев профессиональных заболеваний связано с поступлением токсических газов, паров и аэрозолей в организм человека главным образом через органы дыхания. Этот путь наиболее опасен, поскольку вредные вещества поступают через разветвленную систему легочных альвеол (100–120м2) непосредственно в кровь и разносятся по всему организму. Развитие общетоксического действия аэрозолей в значительной степени связано с размером частиц пыли, так как пыль с частицами до 5 мкм (так называемая респирабельная фракция) проникает в глубокие дыхательные пути, в альвеолы, частично или полностью растворяется в лимфе и, поступая в кровь, вызывает картину интоксикации. Мелкодисперсную пыль трудно улавливать; она медленно оседает, витая в воздухе рабочей зоны.»

2. Для увеличения теплоаккумулирующих свойств (теплоемкости загрузки) и увеличения срока службы теплоаккумулирующего материала возможно в самое жаркое место каменки закладывать чугун, как наиболее дешевый и доступный теплоаккумулирующий материал. А камни можно располагать только там, где температура ниже.
Понятие «ядреный пар» произошло именно тогда, когда вместо камня впервые заложили чугунные ядра.
В качестве чугунной закладки много лет использовал чугунные шары (мелющие тела для шаровых мельниц), размером от 3 до 5 см.
Также можно с успехом использовать выпускаемые промышленностью стандартные чугунные печные плиты размером 41х70см и толщиной около 1см. Они легко режутся болгаркой на нужные фрагменты.
Вес такой плиты около 23 кГ. Стоимость в Москве около 1800руб. Итого получается цена за один кило: Цчуг = 80 руб/кГ. Для сравнения ведро Жадеита 20кГ стоит от 3т.руб (колотый) до 4,5т.руб. (шлифованный). Цжад = 150-220руб.кГ.

Объемная теплоемкость чугуна Счуг = 3,65 кДж/л*К, а объемная теплоемкость Жадеита Сжад = 2,95 кДж/л*К. Причем плотность укладки чугунных плит может быть выше плотности укладки камня, поэтому объем каменки с чугуном можно уменьшить почти на 30% при одинаковой общей теплоемкости (энергозапасе).

Однако, следует иметь ввиду, что при температуре свыше 400гр.С в среде горячего пара чугун и другие нелегированные стали сильно коррозируют. Происходит усиленное окалинообразование. В атмосферу парной в большом количестве поступают окислы железа в виде мелкой аэрозольной взвеси.
Часто можно слышать, что при первых поддачах в каменки, загруженные с чугуном, в парной появляется металлический запах или привкус. Сами по себе чугун или сталь пахнуть не могут. Скорее всего, пахнет мелкая взвесь ржавчины, которая образуется на стальных поверхностях печей и чугуне.

Ниже привожу фото чугунных шаров и печных чугунных плит после двух лет эксплуатации жарогенератора при температуре 400-450гр.С.

А запахи, как выясняется, также бывают вовсе не безвредны, также как и мельчайшая пыль окалины, выбиваемая вместе с паром в парную. И в том числе не безвредны приятные запахи горящей древесины, так восхваляемые сторонниками бань на дровах.
Об этом хочу привести перепечатку еще одной научно-популярной статьи.
«Наука и жизнь», декабрь, 2009 год, 78 стр.

О чем пишут научно-популярные журналы мира.
Дым из воздуха проникает в мозг.

Исследование, проведенное недавно в Мехико, показало, что местные дети, вынужденные дышать сильно загрязненным воздухом, отличаются от сверстников, живущих вдали от столицы, на природе, ослабленной памятью, замедленным усвоением информации, ухудшением процессов принятия решений и планирования. Обследование 200 учеников начальных классов в Бостоне (США) выявило, что у тех, кто живет в районах с воздухом, сильно загрязненным продуктами сгорания, коэффициент интеллекта ниже и учатся они хуже, чем дети, живущие в сравнительно чистых районах. Раннее было показано, что у собак, дышащих загрязненным городским воздухом, сверх микроскопические частицы дыма и сажи поперечником менее ста нанометров (десятой доли микрона) способны проникать из легких через кровеносную систему в мозг. То же происходит у подопытных мышей и крыс. Частицы таких размеров массово возникают при сгорании любых видов углеродного топлива, в том числе бензина.
Немецкие врачи из университета Дюссельдорфа на материале исследования 149 пожилых женщин из районов с высоким загрязнением воздуха утверждают, что длительное воздействие дымов и автомобильных выхлопов способствует развитию болезни Альцгеймера. Немецкий токсиколог Гюнтер Обердёрстер, изучив медицинские истории сварщиков, которые вынуждены дышать дымом горящего металла, показал, что у многих из них уже в 46 лет появляются первые симптомы болезни Паркинсона (это на 17 лет раньше среднего). Обердёрстер считает, что наночастицы дымов, попадают в мозг не с кровью, а через обонятельный нерв.
Известно, что сильное измельчение изменяет свойства материалов. Например, сверхтонкая пыль таких безобидных веществ, как сахар, древесина, мука, способна взрываться, поскольку реакционная способность этих веществ сильно возрастает. Неудивительно, что наночастицы из дыма агрессивно реагируют с нервными клетками.
Во многих странах с целью экономии невозобновляемых видов топлива отопление переводят на биомассу, проще говоря, на брикеты, прессуемые из измельченных веток и тонких стволиков быстрорастущих видов деревьев и кустарников (ива, тополь). Дым от такого топлива содержит не меньше наночастиц сажи, чем неочищенный выхлоп дизеля. Возможно, придется оборудовать дымоходы домашних печек (а их, например, в Германии около 15 миллионов) фильтрами наподобие автомобильных. Тем более что дым горящей древесины содержит кроме сажи более 4000 ядовитых соединений.

3. Как компромиссный вариант в последнее время широко стал использовать фарфоровые шары (ФШ), предназначенные для шаровых мельниц.
В Подмосковье такие шары можно купить прямо на заводе в Гжели. Там нашел самые дешевые, производства Китай. http://www.ceramgzhel.ru/item156/

По опыту эксплуатации пылеобразование с фарфоровых шаров существенно меньше, если оценивать наличие взвеси в парной в видимой глазу размерности пылевых частиц в луче красного лазера/указки.

Стойкость к температуре у ФШ, пожалуй, наивысшая – 1200гр.С.
Стойкость к термоциклам – пока под вопросом. В процессе исследования.
Однако, теплопроводность и теплоемкость у них хуже, чем у Жадеита, а тем более — чугуна.

4. Но самым наилучшим вариантом, пожалуй, можно признать вариант каменки совсем без камней, в которых в качестве теплоаккумулирующей массы используются детали или шары из пищевой нержавеющей стали.
Но при этом и сама каменка должна быть выполнена целиком из нержавейки, иначе столь дорогая закладка будет бессмысленна.

Объемная теплоемкость у нержавейки даже выше чем у чугуна почти на 20%.
Но теплопроводность хуже чем у чугуна в три раза, но выше чем у Жадеита в пять раз!
Стойкость к окалино-образованию не менее 700гр.С.
Цена шаров из пищевой нержавейки около 850 руб/кГ. Это в четыре раза дороже, чем стоимость Жадеита. Но Жадеит при высоких, обычно применяемых температурах 400-600грС, служит менее года, а нержавейка вечно. И ее никогда больше не нужно менять и заниматься бессмысленным трудом по переборке камней в каменке. Так что такая цена вполне оправдана не только с точки зрения срока службы, но в первую очередь – влияния качества и чистоты пара в парной на здоровье парящихся и, особенно, работающих там в качестве профессиональных банщиков и СПА-технологов.

Чтобы уменьшить количество (массу) дорогой теплоаккумулирующей загрузки и снизить общую стоимость печи или жарогенераторов, применяемых в «ЭКО-Банях Маслова» необходимо оптимизировать размеры последнего применительно к конкретному размеру парилки, к мощности нагрева и к режиму использования бани. Кроме того, важна как сама конструкция и даже форма теплоаккумулирующей емкости, так и качество ее теплоизоляции.

Ниже привожу фото жарогенератора для семейной бани.
Справа белые фарфоровые шары. В той зоне специально сконструировано так, чтобы температура фарфоровых шаров не превышала 200гр.С. Только в эту зону можно поддавать отварами и настоями трав и веников для извлечения влажного ароматного целебного пара.
А в зоне загрузки нержавеющих шаров температура составляет 400-500гр.С. Сюда можно лить только чистую воду, иначе будет образовываться угар.

И увеличено Паровая пушка

Но все же главный вопрос при выборе материала для каменки – это вопрос здоровья как для себя, так и для своих близких. Если мы курим и не собираемся бросать, то нет и смысла покупать такую дорогую загрузку для каменок-жарогенераторов.

А вот камни в бане лучше всего использовать для укрепления здоровья.
Очень хорошо для лечения шейного и поясничного остеохондрозов изготовить их Талькохлорита обточенные камни по форме прогиба спины и шеи. Такие камни нагреваются от подогреваемой керамики лежанки и принимают ее температуру. Когда Вы подкладываете их под спину и шею, то очень даже удобно лежать на спине на каменном лежаке – никакого чувства дискомфорта от жесткого ложа. Такие камни хорошо прогревают проблемные области, которые иным образом невозможно прогреть. Своеобразная Стоунтерапия позвоночника.

Поясничный камень

Шейный камень

______________________________

Существует несколько пород, для которых характерны такие свойства, и которые отлично подойдут для бани.

Высокая термостойкость

Это одно из важнейших качеств, на которое нужно обращать внимание, выбирая камни для печи каменки. Что такое термостойкость? Это способность породы противостоять разным термическим напряжениям, которые обусловлены перепадами температур.

Неужели это так важно? Да! Ведь во время банных процедур, камни испытывают огромные термические нагрузки:
сначала они нагреваются до высокой температуры
затем резко охлаждаются при подаче на них воды

Если вы неправильно подберете камни, то они просто не выдержат таких «испытаний» и расколются.

Уровень теплоемкости

Это еще одна важна характерная черта. Теплоемкость – количество теплоты, которая поглощается телом при нагревании. Чем больше теплоемкость, тем больше тепла сохраняет камень, увеличивая продолжительность парения. Именно поэтому, выбирая камни для русской бани, всегда нужно учитывать уровень теплоемкости породы.


Учитывайте размер

Конечно же, плотность, однородность и теплоемкость камней всегда важна, но также нужно быть предельно внимательным выбирая камни для печи каменки. Подбирайте разные размеры, ведь вы должны будете укладывать большие внизу, а маленькие сверху, чтобы как можно меньше закрывать отверстия решетки.

Как проверить плотность?

Самые плотные камни из вулканических пород, но и среди них есть менее прочные. Проверьте камни для русской бани на отсутствие трещин, ударив их друг о друга, стукнув молоком или же прогрев докрасна, а затем бросив в холодную воду.

Имеет ли форма значение?

Да, и немалое. Если вы подыскиваете хорошие камни, обратите свое внимание не только на прочность и теплоемкость, но и на форму камня. Гладкие круглые камни – лучший выбор по 3 причинам:
они облегчают циркуляцию воздуха
они не так быстро трескаются
они выглядят эстетично

Какие породы оптимальны?

Лучшими вариантами камней для каменки в баню считаются талькохлорит, жадеит (нефрит), базальт, габбро-диабаз и перидотит.

Это экологически чистые породы, которые могут выдержать перепады температур, а также обладают высокими уровнями теплоемкости. Для них также характерны минимально низкие показатели водопоглощения, при максимальной теплоотдаче.

____________________

Укладка камней

При простом, но важном процессе укладки камней соблюдайте определенные правила:

На дно укладывают большие камни, сверху помельче. Треснувшие камни периодически заменяются.

По отношению к поверхности, от которой идет нагрев, камень надо поворачивать самой меньшей его поверхностью. Это уменьшит экранирование теплового излучения, ускорит нагрев камней и снизит перегрев стенки топливника.

При укладке камней представьте, как будет на них попадать вода, надо чтобы она отбивалась в сторону топливника (в зону наиболее раскаленных камней).

Нельзя закладывать камни очень плотно, без небольших зазоров для движения горячего воздуха.

Правильная укладка зависит от вида и размера камней, типа и конструкции камеры каменки, поэтому всегда ищите лучшее компромиссное решение.

Эта запись защищена паролем. Введите пароль, чтобы посмотреть комментарии.