4.77. Огонь в камине

Почему никогда не удается разжечь хороший огонь, укладывая щепки вокруг одного полена? Почему поленьев должно быть по крайней мере два, а лучше три? Почему, пока поленья горят, их надо время от времени ворошить? Почему огонь в камине обогревает комнату? Почему плохой камин дымит, то есть дым от такого камина идет в комнату, а правильно сложенный камин не дымит?

В чем смысл стеклянного экрана, прикрывающего топку камина? Как следует складывать поленья для лучшего обогрева комнаты?

ОТВЕТ • Поверхность бревна начинает гореть, когда ее температура поднимается выше некоторого определенного значения — температуры возгорания. Горящие щепки могут поджечь бревно с одной стороны, но, когда они прогорят, инфракрасное излучение с поверхности бревна и конвекция горячих газов вверх от бревна скоро понизят температуру его поверхности ниже температуры горения. Чтобы поддержать горение, необходимо расположить вблизи него еще по крайней мере одно полено, а лучше два. В этом случае их горящие поверхности благодаря излучению, конвекции горячих газов и передаче тепла по воздуху разогревают друг друга, и их температура остается выше температуры горения.

Именно так следует разжигать костер. Но огонь в камине горит не в открытом пространстве — частично он окружен стенками. Газ и горячие кирпичи пода[58] камина создают инфракрасное излучение, направленное на горящую поверхность бревна, благодаря чему оно остается достаточно горячим. С другой стороны, стенки камина могут ограничивать количество кислорода, необходимого для поддержания горения. В идеальной ситуации достигается равновесие между количеством тепла, выделяемого при горении, и потерями энергии путем конвекции горячих газов, уходящих в трубу (хорошо, если не в комнату), теплопроводностью через заднюю стенку камина и теплом, излучаемым в комнату. Огонь разгорается, если подбросить в камин дров или если усиливается направленный в камин и выходящий через трубу поток воздуха.

Комната обогревается главным образом благодаря тепловому излучению, проходящему через просветы между поленьями. Поленья время от времени ворошат, чтобы несгоревшие участки были направлены в пространство между поленьями. Тогда часть горящей поверхности поленьев будет повернута к жерлу камина и какое-то время именно эти участки поленьев будут отдавать тепло комнате. В то же время, попав внутрь камина, загорятся новые участки поверхности поленьев.

Горячий воздух и продукты горения устремляются вверх в трубу и проходят через сужение трубы, ширина которого контролируется заслонкой. Движение вверх происходит под действием выталкивающей силы: из-за высокой температуры воздух в трубе легче воздуха как в комнате, так и на улице. Чем выше труба, тем лучше в ней тяга, поскольку это позволяет и воздуху, и газам приобрести большее ускорение до того, как они достигнут ее конца. Если снаружи дует ветер, он уносит выходящий воздух и газы, увеличивая тягу. Из трубы с плохой тягой дым выходит клубами, а на место вырвавшегося из трубы горячего воздуха в нее сверху затекает холодный воздух с улицы.

Дым из трубы может попадать в комнату по нескольким причинам. Среди них есть, например, такая. Когда воздух втягивается в камин, он отражается от стенок и, захватывая дым, проходит над огнем обратно в комнату. Внутренняя часть правильно построенного камина высокая, так что его передняя стенка может остановить эту циркуляцию. Если заглушка или играющая ее роль часть трубы открыты слишком широко, обратный поток воздуха с улицы может привести к попаданию дыма в комнату. Когда огонь в камине слабый или сам камин непропорционально большой, скорее всего, дело именно в этом.

Поскольку камин обогревает комнату главным образом благодаря тепловому излучению, его заднюю и боковые стенки обычно делают наклонными, чтобы отраженное излучение уходило в комнату. Излучение будет более направленным, если поленья сложить на подставке так, чтобы между ними были просветы, причем большое полено должно быть сзади, а поленья меньшего размера сверху и по бокам. В этом случае огонь остается внутри сложенного «домика», а тлеющих угольков больше со стороны комнаты, чем со стороны задней стенки камина.

Чтобы дрова в камине горели, к ним должен поступать воздух из комнаты. Вместе с воздухом из помещения уходит тепло. Потери тепла можно снизить, загородив камин экраном из огнеупорного стекла. Такое стекло позволяет видеть горящие дрова; оно не задерживает излучаемое внутрь тепло, одновременно затрудняя поступление теплого воздуха из комнаты. А огонь поддерживается воздухом, проходящим через отверстие на уровне пола, где в комнате самый холодный воздух.

В некоторых каминах при потушенном огне может образоваться обратный поток воздуха в комнату. Обычно такие камины защищены от прямого попадания солнечных лучей, поэтому воздух в них холоднее нагретого солнцем воздуха на улице. Холодный воздух в трубе камина плотнее и тяжелее воздуха снаружи. Он опускается вниз по трубе, попадает в комнату, выдавливая наружу воздух из комнаты либо через открытые двери и окна, либо через щели вокруг них.